(57)【要約】  【課題】冷蔵庫における蒸発器の除霜時の消費電力量を低減する。  【解決手段】断熱箱体１０１に備えられた圧縮機１０５と凝縮器１０６と減圧器１０７と蒸発器１１０とを順に備えて配管により環状の冷媒流路を構成した冷凍サイクルと、蒸発器１１０の除霜を行う霜取りヒータ１１１と、蒸発器１１０の温度を検出する蒸発器温度検知手段１１２と、除霜を制御する制御手段１１３からなり、制御手段１１３は蒸発器温度検知手段１１２が第一の設定温度以上になった場合に除霜を終了し、蒸発器温度検知手段１１２が第一の設定温度以下の第二の設定温度以上になった場合に霜取りヒータ１１１への出力を低下させることにより除霜時の消費電力量を低減する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断熱箱体と、前記断熱箱体に備えられ少なくとも蒸発器を備えた冷凍サイクルと前記蒸発器の除霜を行う霜取りヒータと、前記蒸発器の温度を検出する蒸発器温度検知手段と、除霜を制御する制御手段とを有するものであって、前記制御手段は前記蒸発器温度検知手段が第一の設定温度以上になった場合に除霜を終了し、前記蒸発器温度検知手段が前記第一の設定温度以下の第二の設定温度以上になった場合に前記霜取りヒータの出力を低下させる冷蔵庫。
【請求項２】
断熱箱体と、前記断熱箱体に備えられ少なくとも蒸発器を備えた冷凍サイクルと、前記蒸発器の除霜を行う霜取りヒータと、前記蒸発器の温度を検出する蒸発器温度検知手段と、除霜を制御する制御手段とを有するものであって、前記制御手段は前記蒸発器温度検知手段が第一の設定温度以上になった場合に除霜を終了し、前記蒸発器温度検知手段が前記第一の設定温度以下の第二の設定温度を有し、前記制御手段は除霜開始から前記蒸発器温度検知手段が前記第二の設定温度以上となるまでの時間により前記霜取りヒータの出力を調整する冷蔵庫。
【請求項３】
制御手段は、印加電圧を増加減させて霜取りヒータの出力を調整する請求項１または２に記載の冷蔵庫。
【請求項４】
制御手段は、霜取りヒータに間欠的に電圧を印加させる請求項１または２に記載の冷蔵庫。
【請求項５】
冷凍サイクルには可燃性冷媒が封入された請求項１から４のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸発器の除霜時の消費電力量を低減した冷蔵庫に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、冷蔵庫は地球環境保護の観点から省エネルギー化が進み、インバーター圧縮機による冷凍サイクルの高効率化や、真空断熱材を用い冷蔵庫本体への侵入熱量低減化などにより、消費電力量の低減を図った冷蔵庫が提供され、更なる省エネルギー化が求められている。
【０００３】
従来この種の冷蔵庫は、更なる省エネルギー化を図るために霜取りヒータへの通電方式を改善することにより、除霜時の消費電力量を低減させている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図５は、特許文献１に記載された従来の冷蔵庫の構成を示すものである。
【０００５】
図５に示すように、冷蔵庫本体１００には、複数の貯蔵室（たとえば、上段に冷蔵室１０、中段に野菜室１１、下段に冷凍室１２）が設けられている。冷凍室１２の背面には圧縮機１、冷却器室３が設けられ、蒸発器４、庫内ファン７、霜取りヒータ１５が冷却器室３内に設けられている。また、冷却器室３から各貯蔵室（冷蔵室１０、野菜室１１、冷凍室１２など）に冷気を供給するダクト（たとえば冷蔵室用ダクト８、冷凍室用ダクト９など）が設けられている。また、冷蔵室１０の背面には制御基板１６が設けられており、圧縮機のオン／オフ制御、各ダンパの開閉制御、霜取りヒータ１５のオン／オフ制御、各貯蔵室の温度制御を行う。
【０００６】
図６は、特許文献１に記載された従来の冷蔵庫の除霜時の動作を表す制御フローチャートである。
【０００７】
図６に示すように、マイコンのタイマーの時間が所定の時間に到達したかどうかなどにより除霜開始の判定を除霜判定ステップＳＴ１０１で実施し、除霜を開始すると判定した場合には、圧縮機停止ステップＳＴ１０２にて圧縮機を停止し、霜取りヒータ通電ステップＳＴ１０３にて霜取りヒータ９への通電を開始する。その後、蒸発器温度判定ステップＳＴ１０４にて、蒸発器７の温度Ｔｅが所定の第一設定温度Ｔ１以上の場合には、霜取りヒータ通電停止ステップＳＴ１０５にて霜取りヒータ９への通電を停止する。
【０００８】
そして、蒸発器温度判定第２ステップＳＴ１０６にて蒸発器７の温度判定を実施し、蒸発器７の温度Ｔｅが所定の第二設定温度Ｔ２以上かどうかを判断する。蒸発器７の温度Ｔｅが所定の第二設定温度Ｔ２以上の場合には、霜取りヒータ通電ステップＳＴ１０７にて霜取りヒータ９への通電を開始する。
【０００９】
さらに、蒸発器温度判定第３ステップＳＴ１０８にて蒸発器７の温度判定を実施し、蒸発器７の温度Ｔｅが所定の第三設定温度Ｔ３以上かどうかを判断する。蒸発器７の温度Ｔｅが所定の第三設定温度Ｔ３以上の場合には、霜取りヒータ通電停止ステップＳＴ１０９にて霜取りヒータ９への通電を停止し、除霜制御が完了し、通常運転制御ステップＳＴ１１０にて通常運転制御へと移行する。
【００１０】
これにより、除霜時の最初と最後のみ霜取りヒータ９を通電し、その他（最初の通電と最後の通電との間の時間）は霜取りヒータの通電を行わずにオフサイクル除霜としているために、トータルでの霜取りヒータ通電時間の削減による消費電力量の低減を図っているものである。
【特許文献１】特開２００５−３７０１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記従来の構成では、除霜時の最初と最後のみ霜取りヒータを通電し、その他（最初の通電と最後の通電との間の時間）は霜取りヒータの通電を行わずにオフサイクル除霜としており、除霜時の最初と最後の霜取りヒータ入力は一定であるために、除霜終盤の蒸発器温度上昇時に必要以上の熱量により、蒸発器各部の温度上昇バラツキが生じ部分的に必要以上に温度上昇し、さらに霜取りヒータ通電終了後オーバーシュート幅が大きくなり、除霜時の消費電力量増加はもちろんのこと、各貯蔵室内温度上昇による食品などの損傷や、除霜終了後の冷却運転時間が長くなり冷却運転時の消費電力量も増加する。また、除霜終盤には冷却室の周囲部品も温度上昇しており、必要以上に温度上昇するために熱による変形が発生し、アルミ箔などの変形防止用部材が必要となりコスト増加に繋がる。
【００１２】
また、夏場の高温多湿で冷蔵庫の扉開閉回数が多い場合には蒸発器には均一に霜が付かず偏着霜が生じる場合があり、温度上昇バラツキがさらに大きくなり霜残りが発生する可能性があった。
【００１３】
また、冷媒として可燃性冷媒を用いる場合には安全面から発熱体である霜取りヒータの表面温度が重要であり、オーバーシュートによる必要以上の温度上昇により表面温度を低下させるために、霜取りヒータの容量を低下させなければならず、そのために除霜時間が長くなる。
【００１４】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、除霜時の消費電力量を低減し、各貯蔵室の温度上昇による食品等の損傷を抑制でき、安価な除霜制御を搭載し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】
【００１５】
上記従来の課題を解決するために、本発明の冷蔵庫は、断熱箱体と、前記断熱箱体に備えられ少なくとも蒸発器を備えた冷凍サイクルと前記蒸発器の除霜を行う霜取りヒータと、前記蒸発器の温度を検出する蒸発器温度検知手段と、除霜を制御する制御手段とを有するものであって、前記制御手段は前記蒸発器温度検知手段が第一の設定温度以上になった場合に除霜を終了し、前記蒸発器温度検知手段が前記第一の設定温度以下の第二の設定温度以上になった場合に前記霜取りヒータの出力を低下させるものである。
【００１６】
また、本発明の冷蔵庫は、断熱箱体と、前記断熱箱体に備えられ少なくとも蒸発器を備えた冷凍サイクルと、前記蒸発器の除霜を行う霜取りヒータと、前記蒸発器の温度を検出する蒸発器温度検知手段と、除霜を制御する制御手段とを有するものであって、前記制御手段は前記蒸発器温度検知手段が第一の設定温度以上になった場合に除霜を終了し、前記蒸発器温度検知手段が前記第一の設定温度以下の第二の設定温度を有し、前記制御手段は除霜開始から前記蒸発器温度検知手段が前記第二の設定温度以上となるまでの時間により前記霜取りヒータの出力を調整するものである。
【００１７】
これによって、除霜時霜取りヒータに通電されてから蒸発器の温度は０℃に到達し、０℃付近でしばらくの間温度一定となり、その後０℃以上に温度上昇していく。０℃以上に温度上昇し始めた時に霜取りヒータへの出力を除霜終了まで低下させることにより、除霜終了後蒸発器の温度上昇のオーバーシュートを抑制することができるので、蒸発器自体のみならず冷却室周囲部品の必要以上の温度上昇を防ぎ、除霜時の消費電力量を低減でき、貯蔵室内の温度上昇も防止できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の冷蔵庫は、蒸発器の除霜能力を低下させることなく、除霜時の消費電力量を低減し、各貯蔵室の温度上昇による食品等の損傷を抑制でき、安価な除霜制御を搭載した冷蔵庫を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
請求項１に記載の発明は、断熱箱体と、前記断熱箱体に備えられ少なくとも蒸発器を備えた冷凍サイクルと前記蒸発器の除霜を行う霜取りヒータと、前記蒸発器の温度を検出する蒸発器温度検知手段と、除霜を制御する制御手段とを有するものであって、前記制御手段は前記蒸発器温度検知手段が第一の設定温度以上になった場合に除霜を終了し、前記蒸発器温度検知手段が前記第一の設定温度以下の第二の設定温度以上になった場合に前記霜取りヒータの出力を低下させるので、蒸発器の温度上昇のオーバーシュートが抑制され、必要以上の温度上昇を防止することにより、除霜効率が向上し除霜時の消費電力量を低減することができる。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、断熱箱体と、前記断熱箱体に備えられ少なくとも蒸発器を備えた冷凍サイクルと、前記蒸発器の除霜を行う霜取りヒータと、前記蒸発器の温度を検出する蒸発器温度検知手段と、除霜を制御する制御手段とを有するものであって、前記制御手段は前記蒸発器温度検知手段が第一の設定温度以上になった場合に除霜を終了し、前記蒸発器温度検知手段が前記第一の設定温度以下の第二の設定温度を有し、前記制御手段は除霜開始から前記蒸発器温度検知手段が前記第二の設定温度以上となるまでの時間により前記霜取りヒータの出力を調整するので、着霜量に応じ温度昇温させることができ、適切な除霜と蒸発器の温度上昇のオーバーシュートが抑制され、必要以上の温度上昇を防止することにより、除霜効率が向上し除霜時の消費電力量を低減することができる。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明に加えて、前記制御手段は、印加電圧を増加減させて前記霜取りヒータへの出力を調整させたので、きめ細かい制御が可能となり、使用環境条件や着霜量に応じて霜取りヒータの発熱量を増加減し除霜時の消費電力量を低減することができる。
【００２２】
請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明に加えて、前記霜取りヒータに間欠的に電圧を印加させるので、第二の設定温度以降除霜が終了するまで霜取りヒータへの出力を低減させる手段として変圧装置が不要となり、安価で適切な除霜と蒸発器の温度上昇のオーバーシュートを抑制でき、必要以上の温度上昇を防止することにより、除霜効率が向上し除霜時の消費電力量を低減することができる。
【００２３】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、冷凍サイクルには可燃性冷媒が封入されたものであり、冷媒として可燃性冷媒を用いる場合には安全面から発熱体である霜取りヒータの表面温度が重要であり、オーバーシュートによる必要以上の温度上昇により表面温度を低下させるために、霜取りヒータの容量を低下させなければならず、そのために除霜時間が長くなるものにおいても、必要以上の温度上昇を防止することにより、除霜効率が向上し除霜時の消費電力量を低減することができる。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における冷蔵庫の断面図である。図２は本発明の実施の形態１における蒸発器の温度上昇カーブ図である。図３は本発明の実施の形態１における冷蔵庫の除霜時の制御フローチャートである。
【００２５】
図１、図２、図３において、断熱箱体１０１は複数の断熱区画に区分されており上部を回転扉式、下部を引出し式とする構成をとってある。上から冷蔵室１０２、引出し式の野菜室１０４と引出し式の冷凍室１０３となっている。
【００２６】
また、冷凍サイクルは断熱箱体１０１の背面下部に圧縮機１０５と、断熱箱体１０１の下部に設けた凝縮器１０６と、減圧器であるキャピラリ１０７と、水分除去を行うドライヤ（図示せず）と、野菜室１０４と冷凍室１０３の背面の冷却室１０８内に設置された冷却ファン１０９を近傍にして設けた蒸発器１１０とを環状に接続して構成されている。
【００２７】
なお、蒸発器１１０の下部に除霜を行う霜取りヒータ１１１を設け、蒸発器１１０には蒸発器温度検知手段である霜取りセンサー１１２が取り付けられている。
【００２８】
また、断熱箱体１０１の背面には、各貯蔵室の温度制御、圧縮機１０５の運転、霜取りセンサー１１２により除霜の開始終了を制御する制御基板１１３が設けられている。
【００２９】
次に除霜時の制御動作と蒸発器の温度上昇について説明する。制御基板１１３に搭載されているマイコンのタイマーの時間が所定の時間に達したかどうかなどにより除霜開始の判定を除霜制御開始判定ステップＳＴ１２１で実施し、除霜を開始すると判定した場合には、圧縮機停止ステップＳＴ１２２にて圧縮機１０５を停止し、霜取りヒータ通電開始ステップＳＴ１２３にて霜取りヒータ１１１へ通電を開始する。その後、蒸発器温度判定ステップＳＴ１２６にて蒸発器１１０に取り付けられている霜取りセンサー１１２と制御基板１１３で蒸発器１１０の温度検出を行い、蒸発器１１０の温度Ｔｅが予め設定された第一の設定温度であるＴ１０１温度以上になると、霜取りヒータ通電停止ステップＳＴ１２７にて除霜を終了し、通常制御ステップＳＴ１２８で冷却運転を開始する。
【００３０】
なお、除霜中の蒸発器１１０の温度挙動については、蒸発器１１０の温度Ｔｅは除霜開始前約−３０℃であり、除霜が開始されると徐々に０℃に近づき、その後約０℃付近で一定時間安定する。約０℃を維持した後温度上昇し始め、予め設定された温度、例えば１０℃以上になると除霜を終了する。除霜終了後は、例えば圧縮機１０５の起動待ち制御などを経て冷却運転が再開され、蒸発器１１０の温度Ｔｅは徐々に除霜開始前の約−３０℃に到達する。
【００３１】
以上のような除霜においては、蒸発器１１０の温度が０℃以上になると概ね蒸発器１１０に付着した霜は水となり排水される。従来の場合、蒸発器１１０の温度が０℃になった後も一定の出力による霜取りヒータ１１１の発熱のために、蒸発器１１０の各部の温度が不均一であり、特に蒸発器１１０の下部は上部と比較し温度上昇度が大きいため、除霜終了時の蒸発器１１０平均温度は除霜を終了するＴ１０１温度と比較しはるかに大きい。また、霜取りヒータ通電を停止し除霜を終了した後も余熱のためにオーバーシュートし蒸発器１１０は更に温度上昇する。
【００３２】
ここで、除霜終了温度であるＴ１０１以下に設定された第二の設定温度であるＴ１０２温度を設け、Ｔ１０２温度は例えば１℃から５℃で設定され、霜取りヒータ通電開始ステップＳＴ１２３にて霜取りヒータ１１１へ通電を開始し、蒸発器温度判定ステップＳＴ１２４で蒸発器１１０の温度ＴｅがＴ１０２以上を検知すると、霜取りヒータへの出力低減ステップＳＴ１２５で制御基板１１３から霜取りヒータ１１１への出力を低減させる。その後、蒸発器温度判定ステップＳＴ１２６にて蒸発器１１０の温度ＴｅがＴ１０１温度以上になると、霜取りヒータ通電停止ステップＳＴ１２７にて除霜を終了し、通常制御ステップＳＴ１２８で冷却運転を開始する。
【００３３】
以上のように、除霜終了温度以下であり０℃温度以上である設定温度Ｔ１０２以上を検知した後、霜取りヒータ１１１への出力を低下させ、概ね霜が除去された状態である蒸発器１１０の温度上昇をさせる過程で霜取りヒータ１１１の発熱量を抑えることにより、蒸発器１１０の平均温度を均一にでき、霜取りヒータ通電を停止し除霜を終了した後の余熱によるオーバーシュートを抑えることができるために、除霜に必要な熱量を抑えられ、出力を低下させたことによる除霜時間は延長するが、除霜要する消費電力量を低減することができる。さらに発熱量が低減できるために除霜終了後の冷却運転時間も低減でき、除霜時、冷却運転時共に消費電力量低減効果を発揮できる。
【００３４】
また、余熱によるオーバーシュートを低減することにより、各貯蔵室の食品の損傷ばかりでなく、除霜終盤には冷却室１０８内の周囲部品も温度上昇しており、通常アルミ箔などにより変形の防止を図っているが、このような変形防止用部材も削減できるため安価に冷却室を構成できる。
【００３５】
また、冷媒として可燃性冷媒を用いる場合には、安全面から重要である霜取りヒータの表面温度を低下させることができる。
【００３６】
なお、除霜時初期に比較的大きな出力をヒータに与え、ヒータ１１１の温度が所定の温度以下となるよう設定された蒸発器温度検知手段の検知によりヒータ１１１の出力を低下させることで、可燃性冷媒の安全性を向上できるとともに、除霜初期の加温速度を上げて除霜時間の短縮を図り、効率化を実現することができる。
【００３７】
さらに、ヒータ１１１の安全性を向上させる為にガラス管を二重に覆ったヒータを用いると、ヒータの表面温度を低減できる上にガラス管周辺に増えた熱容量分だけ低下する除霜時の加温立ち上がりを改善することが可能である。
【００３８】
またなお、ヒータの安全性を向上させる手段としてガラス管にアルミフィンを巻きつけたものや、配管に当接させたものも同様の効果が期待できる。
【００３９】
なお、出力低下手段として、変圧装置を用いた場合は霜取りヒータ１１１への出力を低減させられるだけでなく出力を増加させることもできるため、例えば周囲温度が低下すると除霜時間が長くなり各貯蔵室の食品への損傷が懸念されるが、周囲温度が低下した場合には出力を増加させて除霜時間の短縮を図り、各貯蔵室の食品への損傷を抑制できる。
【００４０】
また、変圧装置を用いた場合は出力電圧をリニアに変化させられるために安定した霜取りヒータへの通電をさせることができる。
【００４１】
なお、出力低下手段として、メカニカルリレーなどのリレーを用いた場合は時間制御にてオン／オフさせることにより霜取りヒータ１１１への出力を低減させることができるが、変圧装置が不要となり安価な除霜装置を構成することができる。
【００４２】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２における冷蔵庫の除霜時の制御フローチャートである。なお、実施の形態１と同一構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００４３】
図４において、制御基板１１３に搭載されているマイコンのタイマーの時間が所定の時間に達したかどうかなどにより除霜開始の判定を除霜制御開始判定ステップＳＴ２２１で実施し、除霜を開始すると判定した場合には、圧縮機停止ステップＳＴ２２２にて圧縮機１０５を停止し、霜取りヒータ通電開始ステップＳＴ２２３にて霜取りヒータ１１１へ通電を開始する。ここで、除霜終了温度であるＴ２０１以下に設定された第二の設定温度であるＴ２０２温度を設け、Ｔ２０２温度は例えば１℃から５℃で設定され、霜取りヒータ通電開始ステップＳＴ２２３にて霜取りヒータ１１１へ通電を開始し、蒸発器温度判定ステップＳＴ２２４で蒸発器１１０の温度ＴｅがＴ２以上を検知すると、Ｔ２０２温度所要時間ｔ１検出ステップＳＴ２２５にて霜取りヒータ通電開始ステップＳＴ２２３の霜取りヒータ１１１への通電を開始してから蒸発器温度判定ステップＳＴ２２４で蒸発器１１０の温度ＴｅがＴ２０２以上を検知するまでのｔ１時間を検出し、霜取りヒータへの出力増減ステップＳＴ２２６にてｔ１時間により霜取りヒータ１１１への出力を増減させる。その後、蒸発器温度判定ステップＳＴ２２７にて蒸発器１１０に取り付けられている霜取りセンサー１１２と制御基板１１３で蒸発器１１０の温度検出を行い、蒸発器１１０の温度Ｔｅが予め設定された第一の設定温度であるＴ２０１温度以上になると、霜取りヒータ通電停止ステップＳＴ２２８にて除霜を終了し、通常制御ステップＳＴ２２９で冷却運転を開始する。
【００４４】
以上のように、除霜終了温度以下であり０℃温度以上である設定温度Ｔ２０２以上を検知した後、除霜開始からの霜取りヒータ１１１への通電時間ｔ１により、蒸発器１１０の着霜量を予測し、例えば周囲温度とｔ１時間の組み合わせにより予め設定された時間より長くなった場合には着霜量が多いと制御基板１１３のマイコンで判断させ、霜取りヒータ１１１への出力を増減させることにより適正な除霜を行うことができると同時に、蒸発器１１０の温度上昇のオーバーシュートが抑制され除霜時の消費電力量を低減させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上のように、本発明にかかる冷蔵庫は、蒸発器の除霜時の消費電力量を低減した冷蔵庫を提供することができ、冷蔵庫以外の冷却機器にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の断面図
【図２】本発明の実施の形態１における蒸発器の温度上昇カーブ図
【図３】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の除霜時の制御フローチャート
【図４】本発明の実施の形態２における冷蔵庫の除霜時の制御フローチャート
【図５】従来の冷蔵庫の断面図
【図６】従来の冷蔵庫の除霜時の制御フローチャート
【符号の説明】
【００４７】
１０１  断熱箱体
１０５  圧縮機
１０６  凝縮器
１０７  減圧器
１１０  蒸発器
１１１  霜取りヒータ
１１２  霜取りセンサー（蒸発器温度検知手段）
１１３  制御基板（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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