(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷蔵室や冷凍室などの複数の部屋と、
外部より前記複数の部屋の温度を設定する温度設定手段と、
圧縮機と冷却器を有する冷凍サイクルと、
前記冷却器から前記複数の部屋へ風を送る送風手段と、
前記冷却器と前記冷蔵室を接続する冷蔵風路と、
この冷蔵風路の風量を調整する温度調整手段と、
外気温度を検出する外気温度検出手段と、
予め設定された外気温度と最適な冷蔵風路の開率との相関と、前記外気温度検出手段の出力とに基づいて、前記圧縮機が運転する時間のうち前記送風手段から前記冷蔵風路への送風時間の割合を示す開率の最適値を決定し、決定した開率の最適値を満たすように前記冷凍室の上限温度と下限温度または前記冷蔵室の下限温度を設定し、前記冷凍室の上限温度と下限温度の範囲内で前記温度調整手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする冷凍冷蔵庫。
【請求項２】
前記温度調整手段は、前記冷蔵風路を開閉するダンパーであることを特徴とする請求項１記載の冷凍冷蔵庫。
【請求項３】
前記冷凍室の温度を検出する第１の温度検出手段と、
前記冷蔵室の温度を検出する第２の温度検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記外気温度検出手段の出力と前記温度設定手段の出力とに基づいて、上限温度と第１の下限温度と第２の下限温度を算出し、前記第１の温度検出手段の出力が前記上限温度より高くなったとき前記圧縮機と前記送風手段を運転させ、前記第１の温度検出手段の出力が前記第１の下限温度より低くなったとき前記圧縮機と前記送風手段の運転を停止させ、前記圧縮機と前記送風手段の運転開始とともに前記温度調整手段に前記冷蔵風路を開放させ、前記第２の温度検出手段の出力が前記第２の下限温度より低くなったとき前記温度調整手段に前記冷蔵風路を閉止させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷凍冷蔵庫。
【請求項４】
前記冷凍室の温度を検出する第１の温度検出手段と、
前記冷蔵室の温度を検出する第２の温度検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記外気温度検出手段の出力と前記温度設定手段の出力とに基づいて、第１の上限温度と第１の下限温度と第２の上限温度と第２の下限温度とを算出し、前記第１の温度検出手段の出力が前記第１の上限温度より高くなったとき前記圧縮機と前記送風手段を運転させ、前記第１の温度検出手段の出力が前記第１の下限温度より低くなったとき前記圧縮機と前記送風手段の運転を停止させ、前記第２の温度検出手段の出力が前記第２の上限温度より高くなったとき前記温度調整手段に前記冷蔵風路を開放させ、前記第２の温度検出手段の出力が前記第２の下限温度より低くなったとき前記温度調整手段に前記冷蔵風路を閉止させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷凍冷蔵庫。
【請求項５】
前記制御手段は、前記圧縮機の運転時間を計測する圧縮機運転時間計測手段と、前記冷蔵風路の開率を記憶する記憶手段と、を備え、
前記外気温度検出手段の出力と前記圧縮機運転時間計測手段の出力と前記記憶手段に記憶されている開率とに基づいて、前記温度調整手段が前記冷蔵風路を開放する時間を算出し、前記圧縮機が運転してから前記時間に到達するまでの間は前記温度調整手段に前記冷蔵風路を開放させることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の冷凍冷蔵庫。
【請求項６】
冷蔵室や冷凍室などの複数の部屋と、
外部より前記複数の部屋の温度を設定する温度設定手段と、
圧縮機と冷却器を有する冷凍サイクルと、
前記冷却器から前記複数の部屋へ風を送る送風手段と、
前記冷却器と前記冷蔵室を接続する冷蔵風路と、
この冷蔵風路の風量を調整する温度調整手段と、
外気温度を検出する外気温度検出手段と、
予め設定された外気温度と最適な冷蔵風路の風量分配率との相関と、前記外気温度検出手段の出力とに基づいて、前記送風手段から前記冷蔵風路の風量分配率の最適値を決定し、決定した風量分配率の最適値を満たすように前記温度調整手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする冷凍冷蔵庫。
【請求項７】
前記温度調整手段は風路を開閉するダンパーであることを特徴とする請求項６記載の冷凍冷蔵庫。
【請求項８】
前記温度調整手段は風路の風量を変える第２の送風手段であることを特徴とする請求項６記載の冷凍冷蔵庫。
【請求項９】
冷蔵室や冷凍室などの複数の部屋と、
外部より前記複数の部屋の温度を設定する温度設定手段と、
圧縮機と冷却器を有する冷凍サイクルと、
前記冷却器から前記複数の部屋へ風を送る送風手段と、
前記冷却器と前記冷蔵室を接続する冷蔵風路と、
この冷蔵風路の風量を調整する温度調整手段と、
外気温度を検出する外気温度検出手段と、
予め設定された外気温度と最適な冷却器出口の空気温度との相関と、前記外気温度検出手段の出力とに基づいて、前記冷却器の出口の空気温度の最適値を決定し、決定した冷却器出口の空気温度の最適値を満たすように前記温度調整手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする冷凍冷蔵庫。
【請求項１０】
前記温度調整手段は前記風路の風量を変えるダンパーであることを特徴とする請求項９記載の冷凍冷蔵庫。
【請求項１１】
前記冷凍室の温度を検出する温度検出手段を備え、
前記制御手段は、前記外気温度検出手段の出力と前記温度設定手段の出力とに基づいて、上限温度と下限温度を算出し、前記温度検出手段の出力が前記上限温度より高くなったとき前記圧縮機と前記送風手段を運転させ、前記温度検出手段の出力が前記下限温度より低くなったとき前記圧縮機と前記送風手段の運転を停止させ、前記外気温度検出手段の出力に基づいて前記上限温度と前記下限温度を変更することを特徴とする請求項６〜１０のいずれかに記載の冷凍冷蔵庫。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記各部屋に必要な冷却能力を、前記温度検出手段によって検出された温度と前記温度設定手段からの設定温度との温度差の一次関数、前記温度差の時間積分、前記温度差の時間微分に比例する値に基いて補正し、補正後の冷却能力を基に前記風路の開率、前記風路の風量分配比、冷却器出口の空気温度を変更することを特徴とする請求項１１記載の冷凍冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、外気温度に応じて冷却能力を複数の室内に適正分配することで室温を所定温度に保つ冷蔵庫に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷蔵庫本体は外箱、内箱、および外箱と内箱の間に断熱材が充填されており、内部を仕切りの壁によって冷蔵室、冷凍室、野菜室など複数の温度帯の部屋に区切られている。冷蔵庫は圧縮機、凝縮器、毛細管、冷却器を順次配管で環状に接続した冷凍サイクルと、冷気を搬送する送風手段、冷却器から冷蔵室へ通じる冷蔵風路、冷却器から冷凍室へ通じる冷凍風路、および風路の開閉手段を備えている。また、各部屋の中には温度検出手段を備え、冷凍室の上下温度に基いて圧縮機と送風手段の運転と停止を指令して冷凍室の温度を一定に保ち、冷蔵室の上下温度に基いて冷蔵風路を開閉して冷蔵室の温度を一定に保つ。
従来の冷蔵庫は、外気温度に応じて圧縮機の運転、停止を指令する温度間隔を変化させている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３０３９２０号公報（第３頁〜第４頁、第１図〜第３図）
【特許文献２】特開平９−１５２２４７号公報（段落００１７〜００１８、第１図、第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、冷蔵室（４℃）、野菜室（７℃）、冷凍室（−１８℃）など複数の温度帯の部屋がある場合、外気温度が変化したときに圧縮機の制御を変えるだけでは全ての部屋の温度をそれぞれの目標温度に保つことはできない。庫内温度が目標温度よりも上がると食品の品質が悪化し、目標温度よりも下がると消費電力量が増加する。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、外気温度に応じて庫内の各部屋で使う冷却能力の分配比率を変化させることで年間を通して各部屋の温度を一定に保ち食品品質や消費電力量を改善することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る冷凍冷蔵庫は、冷蔵室や冷凍室などの複数の部屋と、外部より複数の部屋の温度を設定する温度設定手段と、圧縮機と冷却器を有する冷凍サイクルと、冷却器から複数の部屋へ風を送る送風手段と、冷却器と冷蔵室を接続する冷蔵風路と、冷蔵風路の風量を調整する温度調整手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、予め設定された外気温度と最適な冷蔵風路の開率との相関と、外気温度検出手段の出力とに基づいて、圧縮機が運転する時間のうち送風手段から冷蔵風路への送風時間の割合を示す開率の最適値を決定し、決定した開率の最適値を満たすように冷凍室の上限温度と下限温度または冷蔵室の下限温度を設定し、冷凍室の上限温度と下限温度の範囲内で温度調整手段を制御する制御手段と、を備えたものである。
【０００７】
また、この発明に係る冷凍冷蔵庫は、冷蔵室や冷凍室などの複数の部屋と、外部より複数の部屋の温度を設定する温度設定手段と、圧縮機と冷却器を有する冷凍サイクルと、冷却器から複数の部屋へ風を送る送風手段と、冷却器と冷蔵室を接続する冷蔵風路と、冷蔵風路の風量を調整する温度調整手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、予め設定された外気温度と最適な冷蔵風路の風量分配率との相関と、前記外気温度検出手段の出力とに基づいて、前記送風手段から前記冷蔵風路の風量分配率の最適値を決定し、決定した風量分配率の最適値を満たすように温度調整手段を制御する制御手段と、を備えたものである。
【０００８】
また、この発明に係る冷凍冷蔵庫は、冷蔵室や冷凍室などの複数の部屋と、外部より複数の部屋の温度を設定する温度設定手段と、圧縮機と冷却器を有する冷凍サイクルと、冷却器から複数の部屋へ風を送る送風手段と、冷蔵室を接続する冷蔵風路と、冷蔵風路の風量を調整する温度調整手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、予め設定された外気温度と最適な冷却器出口の空気温度との相関と、外気温度検出手段の出力とに基づいて、冷却器の出口の空気温度の最適値を決定し、決定した冷却器出口の空気温度の最適値を満たすように前記温度調整手段を制御する制御手段と、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
外気温度に応じて冷蔵風路の開率を変化させることで庫内の各部屋で使う冷却能力の分配比率を変化させるので、年間を通して庫内各部屋の温度を一定に保ち食品品質や消費電力量を改善することができる。
【００１０】
また、外気温度に応じて各風路の風量分配率を変化させることで庫内の各部屋で使う冷却能力の分配比率を変化させるので、年間を通して庫内各部屋の温度を一定に保ち食品品質や消費電力量を改善することができる。
【００１１】
また、外気温度に応じて冷却器の出口の空気温度を変化させることで庫内の各部屋で使う冷却能力の分配比率を変化させるので、年間を通して庫内各部屋の温度を一定に保ち食品品質や消費電力量を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における冷蔵庫と制御装置との信号線の接続関係を示す図である。図１において、冷蔵庫１は高さ１８００ｍｍ、幅６００ｍｍ、奥行き６４０ｍｍ程度で、上から冷蔵室２、野菜室３、冷凍室４に分かれており、庫内容積は冷蔵室２が２３０Ｌ、野菜室３が７５Ｌ、冷凍室４が６５Ｌ程度である。冷蔵庫１は圧縮機５、凝縮器、毛細管、冷却器６を順次配管で環状に接続した冷凍サイクルと、冷却器６から部屋の中へ冷気を送る第１の送風手段７、冷却器６から冷蔵室２へ通じる冷蔵風路１３、冷却器６から冷凍室４へ通じる冷凍風路１４、冷蔵風路１３に第１の温度調整手段８を備えている。冷蔵庫１の外郭に外気温度を検出する外気温度検出手段９があり、冷凍室４の中に冷凍室４の温度を検出する第１の温度検出手段１０を備え、冷蔵室２の中に冷蔵室２の温度を検出する第２の温度検出手段１１と外部から庫内の温度を設定する庫内温度設定手段１２とを備える。
なお、第１の温度調整手段８は風路の開閉が可能なダンパーとする。また、庫内温度設定手段１２は、各種スイッチ類や表示部などから構成される操作パネルであり、ユーザは、この庫内温度設定手段１２を用いて冷蔵庫の冷凍室温度や冷蔵室温度などを手動で設定することができる。また、制御手段１７は、説明を簡単にするために図１では冷蔵庫の外部に示されているが、実際には冷蔵庫本体の内部に設けられた基板に搭載されるマイクロプロセッサなどで実現されている。
【００１３】
次に、実施の形態１の動作について説明する。
このように構成された冷蔵庫１において、冷蔵室２を４℃、野菜室３を７℃、冷凍室４を−１８℃に保つために必要な冷却能力（吸熱量）と外気温度の関係を図２に示す。外気温度が低くなるほど庫内温度を保つために必要な冷却能力は少なくてよいため、全体的にグラフは左下がりの傾向を示す。冷蔵室２と冷凍室４に必要な冷却能力のグラフを比較すると、外気が２４℃くらいのときは同等な冷却能力が必要だが、外気２４℃未満では冷蔵室２よりも冷凍室４の方が冷却能力は多く必要であり、外気２４℃以上では冷凍室４よりも冷蔵室２の方が冷却能力は多く必要となる。野菜室３は冷却器６と冷蔵室２、冷凍室４に囲まれているため冷えやすく、外気２５℃以下では７℃より温度が下がってしまうため、７℃を維持するには逆にヒータなどによる加熱が必要になる。
【００１４】
図３は各部屋への冷却能力の分配比率を表しており、外気温度の変化とともに冷却能力の分配比率は変わる。各部屋で使う冷却能力は風路の開率、風量分配比、冷却器６出口空気と部屋との温度差に比例し、風路の開率とは式（１）に示すように圧縮機５が運転している時間のうち風路に空気が流れている時間の割合と定義している。
【００１５】
【数１】
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【００１６】
例えば図４のように冷却器６出口空気の温度が−２８℃、冷蔵室２が４℃、冷凍室４が−１８℃のとき冷却器６出口空気と部屋の温度差は冷蔵室２が３２℃、冷凍室４が１０℃であり、冷蔵室２と冷凍室４の風量分配比を３：７と仮定し、冷蔵風路１３の開率を５０％、冷凍風路１４の開率を１００％とした場合、冷蔵と冷凍の冷却能力の分配比率は積の比率（３２×３×０．５：１０×７×１．０）になり、冷蔵室２は４０．７％、冷凍室４は５９．３％と計算できる。
図５は冷蔵風路１３の開率を８０％にしたときの庫内の各部屋への冷却能力の分配比率を示す図である。
なお、図４と図５に示される冷却能力比とは、庫内の各部屋への冷却能力の分配比率を示している。
冷却能力の分配比率を調節するには風路の開率、風量、冷却器６出口空気と部屋との温度差の少なくとも１つを変更すればよい。また、冷却能力の絶対値を変えるには圧縮機５や第１の送風手段７の周波数（回転速度）を変えて調節するか、圧縮機５の運転時間を変えて運転率で制御する。
【００１７】
図６は、外気温度に応じて冷蔵風路１３の開率を変えて冷却能力の分配比率を調整する場合の動作を示すタイミングチャートであり、図７は、この場合の制御手段１７の動作を示すフローチャートである。
次に、外気温度によって冷蔵風路１３の開率を変えて冷却能力の分配比率を調整する場合の動作について、図６と図７を用いて説明する。
制御手段１７は、外気温度検出手段９を用いて外気温度を検出し（ステップＳ７０１）、庫内温度設定手段１２に設定された冷凍室４の設定温度と冷蔵室２の設定温度を検出する（ステップＳ７０２〜Ｓ７０３）。そして、これらの検出値に基づいて第１の上限温度、第１の下限温度および第２の下限温度を算出して内蔵する記憶手段（図示せず）に設定する（ステップＳ７０４〜Ｓ７０５）。次に、制御手段１７は第１の温度検出手段１１を用いて冷凍室温度を検出する（ステップＳ７０６）。
【００１８】
さらに、圧縮機５が停止している（ステップＳ７０７でＮｏ）間に検出した冷凍室温度が第１の上限温度よりも高くなった場合（ステップＳ７０８でＹｅｓ）、制御手段１７は圧縮機５や第１の送風手段７を運転し（ステップＳ７０９〜Ｓ７１０）、さらに図示しない駆動機構に指令して第１の温度調整手段８のダンパーを開けさせる（ステップＳ７１１）。圧縮機５が運転している（ステップＳ７０７でＹｅｓ）間に、検出した冷凍室温度が第１の下限温度よりは高い（ステップＳ７１２でＹｅｓ）が、第２の温度検出手段１１を用いて検出した（ステップＳ７１３）冷蔵室温度が第２の下限温度より低くなった場合（ステップＳ７１４でＹｅｓ）、制御手段１７は図示しない駆動機構に指令して第１の温度調整手段８のダンパーを閉めさせる（ステップＳ７１５）。圧縮機５が運転中（ステップＳ７０７でＹｅｓ）に検出した冷凍室温度がさらに第１の下限温度より低くなったら（ステップＳ７１２でＮｏ）、制御手段１７は圧縮機５と第１の送風手段７を停止する（ステップＳ７１６〜Ｓ７１７）。圧縮機５と第１の送風手段７が停止中は冷凍室４と冷蔵室２の温度が徐々に上がっていき、第１の温度検出手段１０によって検出された冷凍室温度が第１の上限温度を再び越えた時（ステップＳ７０８でＹｅｓ）、制御手段１７は圧縮機５と第１の送風手段７の運転を含む一連の動作を再開する（ステップＳ７０９〜Ｓ７１１）。
【００１９】
図８は冷蔵風路１３の開率と冷却能力の分配比率との関係を示す図である。計算条件として、冷蔵室２は４℃、冷凍室４は−１８℃、冷凍風路１４の開率は１００％、風量分配比は冷蔵風量３０％、冷凍風量７０％、冷却器６出口の空気温度は−２８℃とする。冷蔵風路１３の開率が大きくなるほど冷蔵室２への冷却能力の分配比率が増えるが、冷却能力の分配比率は図３のように外気温度によって適正値があるため、適正値よりも冷却能力の分配比率が多いと冷蔵室２は４℃よりも冷えすぎてしまい消費電力量が増える。外気温度に応じて冷却能力の分配比率が適正となる冷蔵風路１３の開率は図９のようになる。
【００２０】
制御手段１７は、冷蔵風路１３の最適な開率を満たすよう、内蔵する図示しない記憶手段に第１の上限温度と第１の下限温度と第２の下限温度を設定する（ステップＳ７０４〜Ｓ７０５）。外気温度が下がってくると冷蔵室２への冷却能力の分配比率は少なくてよいので、第１の上限温度と第１の下限温度の温度差を広げて冷蔵風路１３の開率を相対的に下げる。すなわち、図６の下段に示すように、第１の上限温度と第１の下限温度との温度差を広げることで、圧縮機のＯＮ時間即ち運転時間が長くなる。冷蔵風路１３の開率は式（１）に示すように圧縮機５の運転時間に逆比例するので、圧縮機の運転時間が長くなると、冷蔵風路１３の開率が相対的に下がる。
また、第１の上限温度と第１の下限温度を固定とする場合は冷蔵室２の第２の下限温度を外気温度の低下とともに高く設定し冷蔵室２への冷却能力の分配比率を少なくする。すなわち、図６の上段に示すように、第２の下限温度を高く設定することで、ダンパーの「開」の時間が短くなるので、冷蔵風路の開率が下がり、その結果、冷蔵室２への冷却能力の分配比率が少なくなる。
【００２１】
冷蔵風路１３の開率を第２の下限温度で制御すると、扉開閉など不定期な外乱によって庫内温度が設定温度から大きく離れても早く安定する。冷蔵室２が高温になった場合は第２の温度検出手段１１の出力が第２の下限温度になるまで時間がかかり、冷蔵室２が第２の下限温度より冷える前に冷凍室４が第１の下限温度より冷えて圧縮機５と第１の送風手段７が停止するので、冷蔵風路１３の開率は最大の１００％になる。圧縮機５の運転と停止を繰り返すことで、第２の温度検出手段１１の検出した冷蔵室温度は徐々に低下していき、第２の下限温度に到達する。この後、第１の温度調整手段８のダンパーが閉まるようになるので、冷蔵風路１３の開率は徐々に小さくなり最終的には適切な開率に安定する。このように、冷蔵風路１３の開率を第２の下限温度で制御すると、庫内温度が設定温度から離れている場合は自動的に風路の開率が変化し設定温度に到達する時間が短縮できる。
【００２２】
図７の例では、冷蔵風路１３の第１の温度調整手段８を開けるタイミングは圧縮機５の運転と同時であったが、同時でなくてもよい。図１０のフローチャートは、このような場合を示している。
次に、冷蔵風路１３の第１の温度調整手段８を開けるタイミングは圧縮機５の運転と同時でない場合の動作について図１０を用いて説明する。
制御手段１７は、外気温度検出手段９を用いて外気温度を検出し（ステップＳ１００１）、庫内温度設定手段１２に設定された冷凍室４の設定温度と冷蔵室２の設定温度を検出する（ステップＳ１００２〜Ｓ１００３）。そして、これらの検出値に基づいて第１の上限温度、第１の下限温度、第２の上限温度、および第２の下限温度を算出して内蔵する記憶手段（図示せず）に設定する（ステップＳ１００４〜Ｓ１００５）。次に、制御手段１７は第１の温度検出手段１１を用いて冷凍室温度を検出する（ステップＳ１００６）。
【００２３】
さらに、圧縮機５が停止している（ステップＳ１００７でＮｏ）間に検出した冷凍室温度が第１の上限温度よりも高くなった場合（ステップＳ１００８でＹｅｓ）、制御手段１７は圧縮機５や第１の送風手段７を運転させ（ステップＳ１００９〜Ｓ１０１０）、圧縮機５が運転中（ステップＳ１００７でＹｅｓ）に検出した冷凍室温度が第１の下限温度より低くなったら（ステップＳ１０１１でＮｏ）、制御手段１７は圧縮機５と第１の送風手段７を停止させる（ステップＳ１０１２〜Ｓ１０１３）。
【００２４】
次に、制御手段１７は冷蔵室２に備えた第２の温度検出手段１１を用いて冷蔵室温度を検出する（ステップＳ１０１４）。そして、冷蔵風路が開いていないときに（ステップＳ１０１５でＮｏ）、検出した冷蔵室温度が第２の上限温度より高くなったら（ステップＳ１０１６でＹｅｓ）、制御手段１７は図示しない駆動機構に指令して冷蔵風路１３の温度調整手段８のダンパーを開けさせ（ステップＳ１０１７）、冷蔵風路が開いているときに（ステップＳ１０１５でＹｅｓ）、検出した冷蔵室温度が第２の下限温度より低くなったら（ステップＳ１０１８でＮｏ）、制御手段１７は図示しない駆動機構に指令して第１の温度調整手段８のダンパーを閉めさせる（ステップＳ１０１９）。この場合、冷蔵室２の第２の上限温度と第２の下限温度が制限されるため食品の温度変化幅が管理できて食品の保存性能が向上する。
なお、冷蔵室２や冷凍室４の上限温度・下限温度の設定の代わりに、基準温度と温度振幅を設定してもよい。
【００２５】
また、圧縮機５と第１の送風手段７が停止中は冷蔵室２の温度が徐々に上がっていき、検出した冷蔵室温度が第２の上限温度より高くなった場合（ステップＳ１０１６でＹｅｓ）は、制御手段１７が図示しない駆動機構に指令して第１の温度調整手段８のダンパーを開かせる（ステップＳ１０１７）とともに第１の送風手段７を運転させることで、冷蔵室２の温度上昇を抑えることができる。
【００２６】
また、冷凍風路１４にダンパーを備えれば冷凍風路１４の開率を変えることができ、冷凍室４以外の部屋を急速冷却するなど制御の幅が広がる。また、圧縮機５と第１の送風手段７が停止しているときに冷凍風路１４を閉めることができるので自然対流による温度変化が防げる。
【００２７】
また、第１の温度調整手段８は図２０のように第２の送風手段１６でもよく、この場合には、第１の送風手段７は冷却器６から冷凍室４へ空気を流し、第２の送風手段１６は冷却器６から冷蔵室２へ冷気を流す。第２の送風手段１６の運転と停止がダンパーの開閉と類似の役割を果たすとともに、冷蔵室２と冷凍室４へ送風するときは風量の調整が容易となる。
【００２８】
圧縮機５は第１の温度検出手段１０が第１の上限温度から第１の下限温度になるまで運転するが、運転を始めてから安定するまでにロスが生じるため運転と停止の回数は少ないほうが省エネになる。外気温度が低下すると庫内は冷えやすく運転時間が短くなり圧縮機５は運転と停止の繰り返し回数が増えるので、外気温度が下がるとともに第１の上限温度と第１の下限温度の差を大きく設定することで消費電力量が削減できる。
【００２９】
設定温度の上下温度差を大きくすると冷媒の蒸発温度も変化が大きくなる。図１１は蒸発温度が変化するときの冷凍サイクルのＣＯＰであり、グラフは下に凸の傾向を示すため、蒸発温度の平均値が−３０℃のとき−２７℃から−３３℃へと変化させるよりも−２５℃から−３５℃へと変化させるほうがＣＯＰの平均値は大きくなり冷凍サイクルの効率が上がり消費電力量が削減できる。
【００３０】
外気温度が下がるとともに圧縮機５の回転数を下げるように設定すると冷却能力は少なくなるので圧縮機５の運転時間が伸び運転停止の繰り返し回数が減りロスが削減できる。また、圧縮機５の圧縮機効率はある回転数Ａで最大になり、回転数がＡより高くても低くても圧縮機効率は下がる傾向をもつため、回転数がＡより高い状態から外気温度が下がるとともに圧縮機５の回転数をＡに近づけて下げていく場合は圧縮機効率が良くなり省エネとなる。
【００３１】
以上のように、この実施の形態１によれば、冷蔵風路１３の開率や冷凍風路１４を開ける時間間隔を外気温度と各部屋の設定温度に基づいて制御し冷却能力の分配比率を調節するので、庫内温度を適正に保つことができ食品品質や消費電力量が改善できる。
【００３２】
実施の形態２．
以上の実施の形態１は、圧縮機５が運転する時間の中で冷蔵室２へ送風する時間の割合（冷蔵風路１３の開率）を温度設定で制御するものだが、次に冷蔵風路１３の開率を時間で制御する実施の形態を示す。
【００３３】
図１２はこの発明の実施の形態２における冷蔵庫と制御装置との信号線の接続関係を示す図であり、図１３はこの発明の実施の形態２の動作を示すタイミングチャート、図１４はこの発明の実施の形態２における制御手段１７の動作を示すフローチャートである。
次に、実施の形態２の動作について、図１２と図１３を用いて説明する。
制御手段１７は、外気温度検出手段９を用いて外気温度を検出し（ステップＳ１４０１）、庫内温度設定手段１２に設定された冷凍室４の設定温度と冷蔵室２の設定温度を検出する（ステップＳ１４０２〜Ｓ１４０３）。そして、これらの検出値に基づいて第１の上限温度と第１の下限温度を算出して内蔵する記憶手段（図示せず）に設定する（ステップＳ１４０４）。次に、制御手段１７は第１の温度検出手段１１を用いて冷凍室温度を検出する（ステップＳ１４０５）。
【００３４】
さらに、圧縮機５が停止中（ステップＳ１４０６でＮｏ）に検出した冷凍室温度が第１の上限温度よりも高くなった場合（ステップＳ１４０７でＹｅｓ）、制御手段１７は圧縮機５や第１の送風手段７を運転させて運転時間ｔ１をクリアした上でその測定を始め、冷蔵風路１３にある第１の温度調整手段８のダンパーを開いた状態にする。この時点を図１３のｔｉｍｅ０とすると、ｔｉｍｅ０より１周期前の圧縮機運転時間はｔ１とは別にｔ１'として記憶手段に残している。この場合、冷蔵風路１３の開率は外気温度と各部屋の設定温度で演算され、圧縮機５の運転時間ｔ１'との積で冷蔵風路１３を開けている時間ｔ２を算出する。（ステップＳ１４０８〜Ｓ１４１２）。さらに図示しない駆動機構に指令して第１の温度調整手段８のダンパーを開けさせる（ステップＳ１４１３）。
【００３５】
圧縮機５が運転している（ステップＳ１４０６でＹｅｓ）間に、検出した冷凍室温度が第１の下限温度より高い間（ステップＳ１４１４でＹｅｓ）は、圧縮機５の運転時間がｔ２を越えたら（ステップＳ１４１５でＹｅｓ）、制御手段１７は図示しない駆動機構に指令して第１の温度調整手段８のダンパーを閉じさせて冷凍室４だけを冷却する（ステップＳ１４１６）。
【００３６】
また、圧縮機５が運転している（ステップＳ１４０６でＹｅｓ）間に、検出した冷凍室温度が第１の下限温度より低くなったら（ステップＳ１４１４でＮｏ）、圧縮機５と第１の送風手段７を停止し、運転時間の測定を終了して運転時間ｔ１をｔ１'として記録する（ステップＳ１４１７〜Ｓ１４２０）。圧縮機５と第１の送風手段７が停止中は冷凍室４と冷蔵室２の温度が徐々に上がっていき、検出した冷凍室温度が第１の上限温度を越えた時（ステップＳ１４０７でＹｅｓ）、圧縮機５と第１の送風手段７の運転を含む一連の動作を再開する（ステップＳ１４０８〜Ｓ１４１３）。
なお、圧縮機５の運転時間ｔ２を直接設定して運転を制御してもよい。外気温度が低い場合は庫内が冷えやすく圧縮機５は運転と停止の繰り返し回数が増えて起動ロスが消費電力量を悪化させるので、外気温度が低くなるとともに運転時間ｔ２を長く設定することで省エネ化を図ることが可能となる。
【００３７】
以上のように、この実施の形態２によれば、冷蔵室２への送風時間ｔ２を決めて風路の開閉を制御することによって風路の開率を正確に実現して冷却能力の分配比率を調節するので、庫内温度を適正に保つことができ食品品質や消費電力量が改善できる。
【００３８】
実施の形態３．
以上の実施の形態１，２では、圧縮機５が運転する時間の中で冷蔵室２へ送風する時間の割合を外気温度と前記部屋の温度設定に基づいて変化させて冷却能力の分配比率を調整するものであるが、この実施の形態３では風量分配比を変えて制御する実施の形態を示す。
【００３９】
図１５はこの発明の実施の形態３における冷蔵庫１の側面縦断面図である。このように構成された冷蔵庫１において、冷蔵風路１３には風量を変えられる第２の温度調整手段１５、例えば開度が可変なダンパーを備える。
【００４０】
図１６は、このような実施の形態３の動作を示すタイミングチャートであり、図１７は、この発明の実施の形態３における制御手段の動作を示すフローチャートである。
次に、実施の形態３の動作について、図１６と図１７を用いて説明する。
制御手段１７は、外気温度検出手段９を用いて外気温度を検出し（ステップＳ１７０１）、庫内温度設定手段１２に設定された冷蔵室２の設定温度と冷凍室４の設定温度を検出する（ステップＳ１７０２〜Ｓ１７０３）。そして、これらの検出値に基づいて第１の上限温度と第１の下限温度を算出して内蔵する記憶手段（図示せず）に設定する（ステップＳ１７０４）。次に、制御手段１７は冷蔵室２と冷凍室４の風量分配比を算出し、冷蔵室２の風量分配比が設定値になるように図示しない駆動機構に指令して第２の温度調整手段１５であるダンパーの開度を調節させる（ステップＳ１７０５〜Ｓ１７０６）。次に、制御手段１７は第１の温度検出手段１１を用いて冷凍室温度を検出する（ステップＳ１７０７）。
【００４１】
さらに、圧縮機５が停止中（ステップＳ１７０８でＮｏ）に検出した冷凍室温度が第１の上限温度よりも高くなった場合（ステップＳ１７０９でＹｅｓ）、制御手段１７は圧縮機５や第１の送風手段７を運転させ（ステップＳ１７１０〜Ｓ１７１１）、（ステップＳ１００９〜Ｓ１０１０）、圧縮機５が運転中（ステップＳ１７０８でＹｅｓ）に検出した冷凍室温度が第１の下限温度より低くなったら（ステップＳ１７１２でＮｏ）、制御手段１７は圧縮機５と第１の送風手段７を停止する（ステップＳ１７１３〜Ｓ１７１４）。
【００４２】
圧縮機５と第１の送風手段７が停止中は、冷凍室４と冷蔵室２の温度が徐々に上がっていき、検出された冷凍室温度が第１の上限温度を越えた時（ステップＳ１７０９でＹｅｓ）、圧縮機５と第１の送風手段７の運転を再開する（ステップＳ１７１０〜Ｓ１７１１）。冷却能力の分配比率を風量分配比で調節することにより冷蔵室２と冷凍室４への送風時間（開率）が同じになるので、制御が容易になり、冷凍サイクルでは運転中の風量や冷却器６に入る空気の温度が安定するので運転ロスが減るとともに冷凍サイクルの設計がしやすくなる。
【００４３】
図１８は、冷蔵室への風の風量分配比と冷蔵室の冷却能力の分配比率との関係を示す図である。計算条件として、冷蔵室２は４℃、冷凍室４は−１８℃、冷却器６出口の空気温度は−２８℃、冷凍風路１４の開率は１００％、冷蔵風路１３の開率を５０％、８０％とする。冷蔵室２への風量分配比が大きくなるほど冷蔵室２への冷却能力の分配比率が増えるが、冷却能力の分配比率は図３のように外気温度によって適正値があるため、適正値よりも冷却能力の分配比率が多いと冷蔵室２は４℃よりも冷えすぎてしまい消費電力量が増える。外気温度に応じて冷却能力の分配比率が適正となる冷蔵室への風量分配比は図１９のようになる。
【００４４】
第２の温度調整手段１５として挙げた開度可変ダンパーを冷蔵風路１３だけでなく各部屋ごとに設置することで、部屋ごとに温度管理ができ、総風量も調整可能となる。
【００４５】
実施の形態４．
図２０はこの発明の実施の形態４における冷蔵庫１の側面縦断面図で、冷凍風路１４と冷蔵風路１３にそれぞれ第１の送風手段７と第２の送風手段１６を備える。
【００４６】
図２１は、このような実施の形態４におけるタイミングチャートであり、図２２は、この発明の実施の形態４における制御手段の動作を示すフローチャートである。
次に、実施の形態４の動作について、図２１と図２２を用いて説明する。
制御手段１７は、外気温度検出手段９を用いて外気温度を検出し（ステップＳ２２０１）、庫内温度設定手段１２に設定された冷凍室４の設定温度と冷蔵室２の設定温度を検出する（ステップＳ２２０２〜Ｓ２２０３）。そして、制御手段１７はこれらの検出値に基づいて第１の上限温度と第１の下限温度を算出して内蔵する記憶手段（図示せず）に設定し（ステップＳ２２０４）、さらに上記検出値に基づいて冷蔵室２と冷凍室４への風量分配比を算出し、それぞれ第１の送風手段７の風量と第２の送風手段１６の風量として内蔵する記憶手段（図示せず）に設定する（ステップＳ２２０５〜Ｓ２２０６）。次に、制御手段１７は第１の温度検出手段１１を用いて冷凍室温度を検出する（ステップＳ２２０７）。  
【００４７】
さらに、圧縮機５が停止中（ステップＳ２２０８でＮｏ）に検出した冷凍室温度が第１の上限温度よりも高くなった場合（ステップＳ２２０９でＹｅｓ）、制御手段１７は圧縮機５と第１の送風手段７と第２の送風手段１６を運転させ（ステップＳ２２１０〜Ｓ２２１２）、圧縮機５が運転中（ステップＳ２２０８でＹｅｓ）に検出した冷凍室温度が第１の下限温度より低くなったら（ステップＳ２２１３でＮｏ）、制御手段１７は圧縮機５と第１の送風手段７と第２の送風手段１６を停止させる（ステップＳ２２１４〜Ｓ２２１６）。
【００４８】
冷蔵風路１３の風量を変更すると冷凍室４の風量も変わってしまい調節が困難だが、部屋ごとに第１の送風手段７と第２の送風手段１６で分けることにより風量調節を幅広く容易に行うことができる。
【００４９】
実施の形態５．
以上の実施の形態１〜４では、外気温度によって冷蔵風路１３の開率や風量分配比を変えて冷却能力の分配を調整するものであるが、この実施の形態５では、冷却器６出口の空気温度を変えて制御する実施の形態を示す。
【００５０】
図２３は、この発明の実施の形態５における冷却器出口空気と庫内の温度差を示す図である。図中の２つのグラフは、それぞれ冷却器６出口の空気温度と冷蔵室２との温度差、冷却器６出口の空気温度と冷凍室４との温度差を示しており、冷却器６出口の空気温度が高くなると冷凍室４との温度差が小さくなり冷凍室４は冷えにくくなる。冷蔵室２と冷却器６出口との温度差も小さくはなるが、冷凍室４よりは影響が小さい。図２４は、冷却器６出口の空気温度と冷蔵室の冷却能力の分配比率の関係を示す図である。計算条件として、冷蔵室２は４℃、冷凍室４は−１８℃、風量分配比は冷蔵風量３０％、冷凍風量７０％、冷凍風路１４の開率は１００％、冷蔵風路１３の開率を５０％、８０％とする。冷却器６出口の空気温度が上がるほど冷蔵室２への冷却能力の分配比率が増えるが、冷却能力の分配比率は図３のように外気温度によって適正値があるため、適正値よりも冷却能力の分配比率が多いと冷蔵室２は４℃よりも冷えすぎてしまい消費電力量が増える。外気温度に応じて冷却能力の分配比率が適正となる冷却器６出口の空気温度は図２５のようになる。
【００５１】
外気温度が下がると冷蔵室２への冷却能力の分配比率は小さくてよいので、冷却器６出口の空気温度を下げて冷却能力の分配比率を小さくするために総風量を減らす。総風量を変化させるには、送風手段７のファンの回転数を変えたり、風路の圧力損失を変化させるような可変ダンパーなどを設置したりすればよい。
【００５２】
実施の形態６．
冷却能力の適切な分配比率は基本的に外気温度と冷蔵庫１の構造によって決まるが、冷蔵庫１の設置方法や食品の入れ方、扉開閉による温度上昇、断熱性能の経年劣化などで必要な冷却能力は変化する可能性があるため、冷却能力の補正制御を加えることで冷蔵庫１の品質が向上する。
【００５３】
各部屋に必要な冷却能力Ｑは図２で求めた冷却能力Ｑ０を基準値とし、部屋の検出温度Ｔと設定温度Ｔ０の差ΔＴの一次関数で冷却能力Ｑを変化させる比例制御と、ΔＴの積分に比例して冷却能力Ｑを変化させる積分動作、ΔＴの時間微分に比例して冷却能力Ｑを変化させる微分動作を備える。庫内温度が設定値に到達しない場合や、温かい食品などで急激に庫内温度が上昇しても、これらのＰＩＤ制御から冷却能力Ｑの分配比率を求めなおすことで庫内温度を適正に制御できる。
【００５４】
【数２】
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【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】この発明の実施の形態１における冷蔵庫と制御装置との信号線の接続関係を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態における外気温度と必要な冷却能力との関係を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態における各部屋への適正な冷却能力の分配比率を示す図である。
【図４】冷蔵風路の開率が５０％のときの庫内の各部屋への冷却能力の分配比率を示す図である。
【図５】冷蔵風路の開率が８０％のときの庫内の各部屋への冷却能力の分配比率を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１の動作を示すタイミングチャートである。（その１）
【図７】この発明の実施の形態１における制御手段の動作を示すフローチャートである。（その１）
【図８】冷蔵風路の開率と冷却能力の分配比率との関係を示す図である。
【図９】外気温度に応じて冷却能力の分配比率が適正となる冷蔵風路１３の開率を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態１における制御手段の動作を示すフローチャートである。（その２）
【図１１】冷凍サイクルの蒸発温度とＣＯＰとの関係を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態２における冷蔵庫と制御装置との信号線の接続関係を示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態２におけるタイミングチャートである。
【図１４】この発明の実施の形態２における制御手段の動作を示すフローチャートである。
【図１５】この発明の実施の形態３における冷蔵庫１の側面縦断面図である。
【図１６】この発明の実施の形態３におけるタイミングチャートである。
【図１７】この発明の実施の形態３における制御手段の動作を示すフローチャートである。
【図１８】冷蔵室への風量分配比と冷蔵室の冷却能力の分配比率との関係を示す図である。
【図１９】外気温度と、冷蔵室の冷却能力の分配比率が適正となる冷蔵室への風量分配比との関係を示す図である。
【図２０】この発明の実施の形態４における冷蔵庫１の側面縦断面図である。
【図２１】この発明の実施の形態４におけるタイミングチャートである。
【図２２】この発明の実施の形態４における制御手段の動作を示すフローチャートである。
【図２３】この発明の実施の形態５における冷却器出口空気と庫内の温度差を示す図である。
【図２４】冷却器６出口の空気温度と冷蔵室の冷却能力の分配比率の関係を示す図である。
【図２５】外気温度と、冷却能力の分配比率が適正となる冷却器６出口の空気温度との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  冷蔵庫、２  冷蔵室、３  野菜室、４  冷凍室、５  圧縮機、６  冷却器、７  第１の送風手段、８  第１の温度調整手段、９  外気温度検出手段、１０  第１の温度検出手段、１１  第２の温度検出手段、１２  庫内温度設定手段、１３  冷蔵風路、１４  冷凍風路、１５  第２の温度調整手段、１６  第２の送風手段、１７  制御手段。
【図１】
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【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】
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【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】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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