(57)【要約】      （修正有） 【課題】ファンの逆回転を外気温度に基づいて最適化することで、暖気による食品への悪影響を抑制することができる冷蔵庫を提供する。【解決手段】  ＦＤセンサの検出温度が除霜終了温度(８℃)に到達するまで除霜ヒータに通電して、Ｆエバを除霜する除霜運転中では、Ｆファンを停止させておくとともに、ＦＤセンサが除霜終了温度(８℃)よりも低く定めた設定温度(２℃)以上の温度を検出したときに、所定時間(１分)、Ｆファンを逆回転させ、設定温度または所定時間を外気温度に基づいて設定変更する（Ｓ１２，Ｓ１３）。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器、蒸発器を環状に連結した冷凍サイクルと、前記蒸発器より生成された冷気を貯蔵室に送風するファンと、前記蒸発器を加熱する除霜ヒータと、前記蒸発器またはその近傍の温度を検出する温度センサと、前記温度センサの検出温度が除霜終了温度に到達するまで前記除霜ヒータに通電して前記蒸発器の除霜運転を行い、この除霜運転中には前記ファンを停止させる冷蔵庫において、前記温度センサが前記除霜終了温度よりも低く定めた設定温度以上の温度を検出したときに前記ファンを所定時間逆回転させるとともに、前記設定温度または前記所定時間を外気温度に基づいて設定変更することを特徴とする冷蔵庫。
【請求項２】
外気温度が低い場合には、所定時間を長く設定変更することを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
【請求項３】
外気温度が低い場合には、設定温度を低く設定変更することを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
【請求項４】
設定温度は複数段設けられ、設定温度を低くした場合には、設定温度の段数を多くすることを特徴とする請求項３に記載の冷蔵庫。
【請求項５】
設定温度を低くした場合には、所定時間を短く設定変更することを特徴とする請求項４に記載の冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、除霜ヒータによって除霜運転を行う冷蔵庫に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、貯蔵室内の水分が霜として蒸発器に付着することで冷却性能が低下するため、所定の周期、例えば、圧縮機の積算運転時間が８時間を越える毎に除霜ヒータに通電して蒸発器を加熱する除霜運転が行われている。図８は従来の除霜運転の制御方法を示すタイムチャートであるが、除霜運転にｔｘのタイミングで移行すると冷気供給用のファンは停止させておき、蒸発器が除霜終了温度、例えば１０℃以上に達した場合には、ｔｙのタイミングで付着した霜が融解されたと見做して除霜ヒータへの通電を遮断し、除霜運転を終了する。なお、冷凍サイクル内の圧力バランスのため、圧縮機はｔｚのタイミングから運転を開始させている。
【０００３】
この場合、除霜に要する時間を短縮するために除霜運転の後半にファンを断続的に逆回転することにより、除霜ヒータ熱の貯蔵室内への拡散を防ぎ、蒸発器に送り返し除霜を早めるとともに、冷凍室内の温度上昇を抑える制御方法が考えられている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】実開平６−１８８８４号公報
【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、除霜ヒータにより暖められた暖気は上昇するため、図８に示すように貯蔵室の上部温度は下部温度に比して高くなる。この場合、貯蔵室の上部空間は、除霜運転中に高温化するとともに、冷却運転を再開しても冷却が鈍く比較的温度の高い状態が持続するため、食品に悪影響を与えることになる。この不具合は、特に設定温度が低い冷凍室において、その貯蔵室の高さ寸法が高い場合に起こり易い。
【０００５】
特許文献１の構成では、ファンを断続的に逆回転させているため除霜時間は短縮されるが、回転時間の総計は長くなるため、過剰に暖気が貯蔵室に送風されてしまい、却って貯蔵室内の平均温度が上昇する恐れがある。また、一般的に蒸発器の着霜量によって除霜完了までの時間は異なるが、ファンの逆回転は所定時間ｔ経過後に行われるため、ファンの逆回転を行わなかったり、逆回転が長過ぎて上記したように貯蔵室内温度が上昇する恐れがある。
【０００６】
さらに、一般的には外気温度の低下に伴って除霜運転時の貯蔵室の温度上昇は鈍くなることから、除霜運転時間が長くなる。このため、ファンの逆回転を行うタイミングが早すぎると、あるいはファンの逆回転時間は外気温度によってそれぞれ適正値に設定することが望ましい。
【０００７】
本発明は上記問題点を考慮して、確実に除霜運転時の貯蔵室の温度上昇を均一化して、暖気による食品への悪影響を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明による冷蔵庫は、圧縮機、凝縮器、蒸発器を環状に連結した冷凍サイクルと、前記蒸発器より生成された冷気を貯蔵室に送風するファンと、前記蒸発器を加熱する除霜ヒータと、前記蒸発器またはその近傍の温度を検出する温度センサと、前記温度センサの検出温度が除霜終了温度に到達するまで前記除霜ヒータに通電して前記蒸発器の除霜運転を行い、この除霜運転中には前記ファンを停止させる冷蔵庫において、前記温度センサが前記除霜終了温度よりも低く定めた設定温度以上の温度を検出したときに前記ファンを所定時間逆回転させるとともに、前記所定時間を外気温度に基づいて設定変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記発明によれば、除霜運転中に外気温度に応じた適正な時間とタイミングでファンを逆回転させて、貯蔵室上部に滞留した暖気を蒸発器側に回収するため、貯蔵室内の温度上昇を均一化することができるとともに、ファンの逆回転を外気温度に基づいて最適化することで、暖気による食品への悪影響を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の１実施形態について図面を参照して説明する。図４は本発明の１実施形態である冷蔵庫を示す正面図であり、図５は図４の冷蔵庫の扉を省略した正面図であり、図６は、冷凍室を示す図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【００１１】
冷蔵庫本体１は、冷凍貯蔵室１０と冷蔵貯蔵室２０を左右に区画して配設しており、両貯蔵室は冷気の流れを互いに独立させている。冷蔵庫本体１の背面底部には機械室３１を設けており、圧縮機３３、図示しない放熱ファン、凝縮器３４などを配設している。
【００１２】
冷凍貯蔵室１０には、上から順に、第１冷凍室１１、自動製氷装置１３を備えた製氷室１２、第２冷凍室１４を配設しており、それぞれの開口部には開閉自在に閉塞する回転式の扉１１ａ，１２ａ，１４ａを設けている。第２冷凍室１４の背面には冷凍貯蔵室用の蒸発器１５（以下、Ｆエバと称する）、および冷凍貯蔵室用のファン１６（以下、Ｆファンと称する）をＦエバ１５の上部に配設しており、このＦエバ１５より生成された冷気は、背面に設けられたダクト１７を通じてＦファン１６の回転により上方に吸い上げられ、各貯蔵室に複数形成した吹出口１８から供給されるようになっている。各室を冷却し終えた冷気は、第２冷凍室１４の背面下部に形成された吸込口１９からＦエバ１５側に吸込まれ、再びＦエバ１５と熱交換して各室に吹き出される。
【００１３】
第１冷凍室１１の背面には、貯蔵室内温度を検出する温度センサ５３（以下、Ｆセンサ）を取付けており、このＦセンサ５３の検出温度に基づいて圧縮機３３やＦファン１６などが制御され、冷凍貯蔵室１０は設定温度に冷却される。
【００１４】
Ｆエバ１５には図６に示すように除霜ヒータ４０を取付けており、通電によりＦエバ１５を加熱して除霜する。この除霜ヒータは、例えば、輻射熱を利用するガラス管ヒータや、主に熱伝導を利用するパイプヒータから構成されており、本実施形態ではパイプヒータとしている。
【００１５】
冷蔵貯蔵室２０には、上から順に、回転開き式の冷蔵室２１、引出し式の野菜室２２およびボトル室２３を配設しており、それぞれの開口部には開閉自在に閉塞する扉２１ａ，２２ａ，２３ａを設けている。ボトル室２３の背面には、冷蔵貯蔵室用の蒸発器２４（以下、Ｒエバと称する）、および冷蔵貯蔵室用のファン２５（以下、Ｒファンと称する）を前後に配設しており、このＲエバ２４より生成された冷気は、背面に設けられたダクト２６を通じてＲファン２５の回転により上方に吸い上げられ、冷蔵室２１に複数形成した吹出口２７から室内に供給されるようになっている。冷蔵室２１を冷却し終えた冷気は、野菜室２２およびボトル室２３を通じてボトル室２３の背面に形成された吸込口２８からＲエバ２４側に吸込まれ、再びＲエバ２４と熱交換して各室に吹き出される。
【００１６】
冷蔵室２１の背面には、貯蔵室内温度を検出する温度センサ５４（以下、Ｒセンサ）を取付けており、このＲセンサ５４の検出温度に基づいて圧縮機３３やＲファン２５が回転制御され、冷蔵貯蔵室２０は設定温度に冷却される。
【００１７】
本発明に係る冷凍サイクル３２は、概略図である図７に示すように、圧縮機３３の吐出側には凝縮器３４および流路切替装置である三方弁３５を順次接続しており、三方弁３５の出口側の一方には、冷凍用キャピラリチューブ３６とＦエバ１５とアキュームレータ３７を順に接続した配管を接続し、他方には、第２キャピラリチューブ３８とＲエバ２４を接続した配管を接続している。Ｒエバ２４の出口側配管はＦエバ１５の入口側と接続させており、アキュームレータ３７の出口側配管は、圧縮機３３の吸込側と接続させている。
【００１８】
アキュームレータ３７には、Ｆエバ１５の出口側配管温度を検出する冷凍用除霜センサ５１（以下、ＦＤセンサと称する）を取付けており、Ｒエバ２４の出口配管には、Ｒエバ２４の配管温度を検出する冷蔵用除霜センサ５２（以下、ＲＤセンサと称する）を取付けている。
【００１９】
次に、通常の冷却運転について説明する。Ｆセンサ５３の検出温度がＯＮ温度、例えば、−１８℃以上になると、Ｆエバ１５側に冷媒が流れるように三方弁３５を操作して冷凍貯蔵室１０を冷却する（以下、Ｆ冷却モードと称する）。一方、Ｒセンサ５４の検出温度がＯＮ温度、例えば５℃以上になると、Ｒエバ２４側に冷媒が流れるように三方弁３５を操作して冷蔵貯蔵室２０を冷却する（以下、Ｒ冷却モードと称する）。このＲ冷却モードでは、Ｒファン２５を回転させて冷蔵貯蔵室１０に冷気を供給し、Ｆファン１６は停止させておく。Ｆ冷却モードでは、Ｆファン１６を回転させて冷凍貯蔵室１０に冷気を供給し、Ｒファン２５は、Ｒエバ２４の除霜のため、ＲＤセンサ５２の検出温度が所定温度、例えば３℃に上昇するまで回転させておく。
【００２０】
この場合、Ｆ冷却モード中にＦセンサ５３の検出温度がＯＦＦ温度、例えば−２０℃以下になるとＲ冷却モードに移行し、Ｒ冷却モード中にＲセンサ５４の検出温度がＯＦＦ温度、例えば１℃以下になるとＦ冷却モードに移行する。また、ＯＦＦ温度に到達しなくとも、一方の冷却時間が長時間になると他方が冷却不足となる恐れがあるため、所定時間毎に順次に切替える。これらの構成により冷凍貯蔵室１０と冷蔵貯蔵室２０は、交互に冷却され、平均的に各設定温度に保持するようになっている。
【００２１】
次に、Ｆエバ１５の除霜運転について、外気温度が１０℃以上の一般的な場合について、図３のタイムチャートを参照して説明する。なお、図３にはタイムチャートに併せて、冷凍貯蔵室１０の上部に位置する第１冷凍室の温度、下部に位置する第２冷凍室の温度、およびＦＤセンサ５１の検出温度変化も表している。
【００２２】
図３に示すように、通常の冷却運転から、ｔａのタイミングで、圧縮機３３を停止させ、除霜ヒータ４０に通電してＦエバ１５を加熱する除霜運転に移行する。この除霜運転は所定の周期で行われ、本実施形態では圧縮機３３の運転積算時間が８時間を経過し、Ｆ冷却モードが終了した時点で移行するようになっている。なお、除霜運転前には、除霜ヒータ４０の加熱による貯蔵室内の温度上昇を抑制するため、Ｆ冷却モードの終了設定温度を段階的に降下させて、冷凍貯蔵室１０などを強制的に冷却するプリクール運転を行う。
【００２３】
除霜ヒータ４０の加熱により、ＦＤセンサ５１の検出温度は徐々に上昇し、第１設定温度、ここでは２℃に到達すると、ｔｂのタイミングでＦファン１６を所定時間、ここでは１分間逆回転させ、この１分間が経過したｔｃのタイミングで停止させる。
【００２４】
これは、除霜ヒータ４０の加熱によりＦエバ１５と熱交換して温度上昇した空気がダクト１７内を上昇していくと、冷凍貯蔵室１０の上部、ここでは第１冷凍室１１の貯蔵室内温度が第２冷凍室１４に比して徐々に高くなる。このため、第１冷凍室１１の空気をＦエバ１５側に回収して、第１冷凍室１１のみが温度上昇することを防止するためである。
【００２５】
この場合、第１設定温度は、上下の貯蔵室空間温度を均一にすることを目的としているため、実験により、第１冷凍室１１の温度上昇率が第２冷凍室１４と比較して高くなっていく際の温度とすることが好ましい。また、逆回転の回転時間が長すぎると、暖気が第２冷凍室１２に送風されて著しく温度上昇してしまうため、短時間、例えば１０秒〜２分間に設定していることが好ましい。
【００２６】
さて、ＦＤセンサ５１の検出温度が上昇して、第１設定温度より高く設定した第２設定温度、ここでは４℃に到達すると、ｔｄのタイミングでＦファン１６を所定時間、ここでは１分間逆回転させて、所定時間経過したｔｅのタイミングでＦファン１５を停止させる。同様に、第２設定温度より高く設定した第３設定温度、ここでは６℃に到達すると、ｔｆのタイミングでＦファン１６を所定時間、ここでは１分間逆回転させて、ｔｇのタイミングでＦファン１５を停止させる。
【００２７】
このように段階的に高くなるよう複数の設定温度を設けた理由は、実験により、Ｆファン１６を逆回転させた後においても、上下の貯蔵室空間の温度差が大きくなっていく冷蔵庫の形態では、再度、第１冷凍室１１の暖気を回収することで確実に上下の貯蔵空間の温度を均一化にすることができるからである。また、ＦＤセンサ５１の検出温度の上昇に応じてＦファン１６を逆回転させるため、確実に上下の貯蔵室空間に温度差が生じている場合に暖気を回収することができ、もって、第２冷凍室１４を不要な回転により温度上昇させることを防止するからである。
【００２８】
ｔｈのタイミングでは、ＦＤセンサ５１の検出温度が除霜終了温度、ここでは８℃以上に到達していれば、除霜が完了またはその後の余熱により除霜が完了すると見做し、除霜ヒータ４０への通電を遮断して除霜運転を終了する。この場合、圧縮機３３は冷凍サイクル３２の圧力バランスなどのため、所定時間、例えば６分経過するまで圧縮機４１を停止させておく。所定時間経過したｔｉのタイミングでは、圧縮機３３の運転を開始するとともに、Ｆファン１６を正回転により運転させて、通常の冷却運転に移行する。
【００２９】
次に、本発明に係るＦファン１６を逆回転させる所定時間の設定変更について、１実施形態を示すフローチャートである図１を参照して説明する。ステップ１１では、除霜運転が開始されたか否かを検出し（Ｓ１１）、除霜運転が開始されればステップ１２に進む。
【００３０】
ステップ１２では、図６に示すように機械室３１に配設され外気温度を検出する外気温センサ５５の検出温度が、低外気温と見做す基準温度、ここでは１０℃以下か否かを検出し（Ｓ１２）、１０℃以下であれば低外気温と判断してステップ１３に進む。
【００３１】
ステップ１３では、所定時間を長く、例えば１分間から２分間に設定変更する（Ｓ１３）。一般的に、冷蔵庫の据付場所が低外気温の場合には、外気からのヒートリークが少ないため、除霜運転時においても冷凍貯蔵室１０や冷蔵貯蔵室２０の温度上昇が鈍い。このため、冷凍貯蔵室１０と吸込口１９を介して近接しているＦエバ１５の下部は、上部温度に比して温度上昇が鈍くなり、除霜にばらつきが生じるとともに、除霜時間も遅延することになる。
【００３２】
よって、低外気温時には、Ｆファン１６の逆回転の運転時間を長くすることで、Ｆエバ１５の下部が冷凍貯蔵室１０からの冷気に晒されることを抑制することができ、もって、Ｆエバ１５の上下部の温度差を小さくすることができるとともに、Ｆエバ１５の温度上昇を促進させるため、除霜運転時間を短縮させることができる。また、逆回転の運転時間を長くしても、低外気温のため冷凍貯蔵室１０は温度上昇し難く、食品への悪影響を防止することができる。
【００３３】
ステップ１４では、通常時の外気温であるため、予め基準時間としている所定時間、ここでは１分間に設定する（Ｓ１４）。なお、除霜運転中は、上述したようにＦＤセンサ５１が設定温度に到達すると、ステップ１３およびステップ１４において設定変更した所定時間、Ｆファン１６を回転させる。  
ステップ１５では、除霜運転が終了したか否かを検出し（Ｓ１４）、除霜運転が終了すればステップ１１に戻り、再び除霜運転が開始されるまで待機する。
【００３４】
上記した発明によれば、外気温度が低い場合には、所定時間を長く設定変更することで、Ｆエバ１５の上下部の温度差を小さくすることができるとともに、除霜運転時間を短縮させることができる。
【００３５】
次に他の実施形態について、図２のフローチャートを参照して説明する。ステップ２１では、除霜運転が開始されたか否かを検出し（Ｓ２１）、除霜運転が開始されればステップ２２に進む。ステップ２２では、外気温センサ５５の検出温度が低外気温と見做す基準温度、ここでは１０℃以下か否かを検出し（Ｓ２２）、１０℃以下であれば低外気温と判断してステップ２３に進む。
【００３６】
ステップ２３では、設定温度を低く設定変更する（Ｓ２３）。この場合、本実施形態では、例えば第１ないし第３設定温度をそれぞれ−２Ｋした値に設定する。これは、上述したように低外気温時はＦエバ１５の下部温度が低く除霜運転が遅延するため、設定温度を低く設定変更してＦファン１５の逆回転を早い段階で行うことで、Ｆエバ１５の上下部の温度差を迅速解消して除霜運転が遅延することを防止することができるからである。
【００３７】
また、Ｆファン１６の逆回転によって、冷凍貯蔵室１０に暖められた空気が早い段階で流入されても、低外気温により貯蔵室内は温度上昇し難いため、食品への悪影響も抑えることができる。
【００３８】
ステップ２４では、外気温度が通常の温度であると判断して設定温度を変更せずに（Ｓ２４）、ステップ２５に進む。ステップ２５では、除霜運転が終了したか否かを検出し（Ｓ２５）、除霜運転が終了したらステップ２１に戻る。
【００３９】
上記した発明によれば、外気温度が低い場合には、所定時間を長く設定変更することで、Ｆエバ１５の上下部の温度差を小さくすることができるとともに、除霜運転時間を短縮させることができる。
【００４０】
この場合、設定温度の段数を多くすることが好ましい。具体的には、第１ないし第３の設定温度を、第１ないし第５の設定温度まで段数を増加させ、それぞれの設定温度は、例えば、０℃，２℃，４℃，６℃，８℃としている。  
この構成により、除霜運転の早い段階において、Ｆエバ１５の上下部の温度差を小さくすることができるとともに、除霜運転の後半においてもＦファン１６の逆回転を行うため、冷凍貯蔵室１０の上下部の温度を均一にすることができる。
【００４１】
さらには、設定温度の段数を多くした場合には、Ｆファン１５の回転時間、すなわち所定時間を短く、例えば１分間から４０秒間に変更することが好ましい。  
この構成により、除霜運転時において、Ｆファン１６の逆回転による連続的な運転時間は短縮されるため、冷凍貯蔵室１０の温度上昇を抑制することができるとともに、Ｆファン１６の逆回転の総計時間は運転回数を増加したことにより、十分確保できるため、冷凍貯蔵室１０の上下部の温度を均一にすることができる。
【００４２】
この場合、Ｆファン１６の逆回転により、冷凍貯蔵室１０に流入する温暖な空気を極力抑制するため、設定温度を高くするほど、Ｆファン１６の逆回転の時間、すなわち所定時間を短くしてもよい。
【００４３】
なお、上述した構成は、本発明の１実施形態であり、種々の変更が可能である。本実施形態では、Ｒエバ２４はＲファン２５の回転による除霜方法で説明したが、Ｒエバ２４もＦエバ１５と同様に除霜ヒータ４０による除霜運転を行い、本発明のファン制御を行ってもよい。また、冷凍サイクル３２は本実施形態で説明した構成に限らず、Ｒエバ２４とＦエバ１５を並列に接続させたいわゆるパラレルサイクルや２段圧縮機を用いた冷凍サイクル、または単一の蒸発器を用いて冷蔵室２０や冷凍室１０を冷却する１エバサイクルなどであってもよい。さらに、除霜開始のタイミング、除霜終了温度、設定温度、所定時間、所定の周期などは、冷蔵庫の形態に応じて適宜変更することが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、除霜ヒータによる除霜運転を備えた冷蔵庫に適応可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の１実施形態を示すフローチャートである。
【図２】本発明の他の実施形態を示すフローチャートである。
【図３】本発明の１実施形態を示す除霜運転のタイムチャートである。
【図４】本発明の１実施形態である冷蔵庫を示す正面図である。
【図５】図４の冷蔵庫の扉を省略した状態を示す正面図である。
【図６】図４の冷蔵庫のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図７】本発明の１実施形態である冷凍サイクルを示す概略図である。
【図８】従来の除霜運転を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
１…冷蔵庫本体              １０…冷凍貯蔵室          １１…第１冷凍室
１２…製氷室                １４…第２冷凍室          １５…Ｆエバ
１６…Ｆファン              １７…ダクト              １９…吸込口
２０…冷蔵貯蔵室            ２１…冷蔵室              ２２…野菜室
２３…ボトル室              ３２…冷凍サイクル        ３３…圧縮機
３４…凝縮器                ４０…除霜ヒータ          ５１…ＦＤセンサ
５２…ＲＤセンサ            ５３…Ｆセンサ            ５４…Ｒセンサ
５５…外気温センサ
【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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