(57)【要約】【課題】冷蔵庫の除霜終了後における温度制御を変更することにより省エネ効果を図る。【解決手段】冷却モードでは、冷凍室用冷却器の温度を通常運転の動作温度帯に保持するように圧縮機の制御を行う。除霜モードでは、冷却モードに比して圧縮機の運転を低減するとともに、冷凍室用ファン等を停止する制御を行う。除霜から冷却モードに移行させる復帰モードでは、冷凍室用冷却器の動作温度帯の下限値を高く保持するように圧縮機の制御を行う。これにより除霜後の復帰モードにおける動作温度帯の下限値を、目標温度に近づけることで目標温度に至る制御時間の短縮化を図ることができ、電力の効率化が可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯蔵室を冷却する冷却器と、
前記貯蔵室の温度を検知する温度検知手段と、
前記冷却器で発生させた冷気を前記貯蔵室内に送風する送風手段と、
前記送風手段および前記温度検知手段の出力に基づいて圧縮機の運転を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記貯蔵室内の温度を第１の温度帯に保持するように前記圧縮機の運転を制御する冷却モードと、
前記冷却モードに比して少なくとも前記圧縮機の運転を低減する除霜モードと、
前記除霜モードから前記冷却モードに移行する場合に、前記貯蔵室内の温度を前記第１の温度帯とは異なる第２の温度帯に保持するように前記圧縮機の運転を制御する復帰モードとを備えたことを特徴とする冷蔵庫。
【請求項２】
前記第２の温度帯は、第１の温度帯の下限値より高いことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
【請求項３】
前記第２の温度帯は、前記第１の温度帯の範囲内であって、前記第１の温度帯に比して幅を小さくしたことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
【請求項４】
前記除霜モードは、前記第２の温度帯の下限値に到達したときに、前記冷却モードに移行することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の冷蔵庫。
【請求項５】
前記第２の温度帯は、前記第１の温度帯の範囲内であって、前記第１の温度帯に比して幅が小さくするとともに、前記第１の温度帯の上限値よりとしたことを特徴とする請求項１または４記載の冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、除霜に係り、特に除霜後における温度制御の変更を行い、省エネを実現した冷蔵庫に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の冷蔵庫は、除霜運転の終了が判断されると、所定時間経過後に圧縮機の回転周波数を上げ、除霜運転のために上昇させ温度を戻す制御が行われている。（例えば、特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−７００１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した特許文献１の技術は、除霜運転終了後に一旦上昇した温度を目標温度に戻すために冷やす制御が行われている。この冷やす制御の際に、図２の一点鎖線ｂで示す特性のように、目標温度以下の動作温度帯の下限値まで冷やしていることから、目標温度に対する冷やし過ぎによる無駄な電力消費が行われている、という問題があった。
【０００５】
この発明の目的は、除霜終了後における温度制御を変更したことにより省エネ効果を得ることのできる冷蔵庫を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題を解決するために、この発明の冷蔵庫は、貯蔵室を冷却する冷却器と、前記貯蔵室の温度を検知する温度検知手段と、前記冷却器で発生させた冷気を前記貯蔵室内に送風する送風手段と、前記送風手段および前記温度検知手段の出力に基づいて圧縮機の運転を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記貯蔵室内の温度を第１の温度帯に保持するように前記圧縮機の運転を制御する冷却モードと、前記冷却モードに比して少なくとも前記圧縮機の運転を低減する除霜モードと、前記除霜モードから前記冷却モードに移行する場合に、前記貯蔵室内の温度を前記第１の温度帯とは異なる第２の温度帯に保持するように前記圧縮機の運転を制御する復帰モードとを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、除霜後に必要以上の冷やしすぎを減らし、目標温度に早く到達させたことで省エネを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の冷蔵庫に関する第１の実施形態について説明するための説明図である。
【図２】図１の制御動作について説明するための説明図である。
【図３】冷蔵庫の概略的な全体構成について説明するための側断面図である。
【図４】冷蔵庫の電気的な構成例について説明するための構成図である。
【図５】この発明の冷蔵庫に関する第２の実施形態について説明するための説明図である。
【図６】図５の制御動作について説明するための説明図である。
【図７】この発明の冷蔵庫に関する第３の実施形態について説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１０】
図１〜図４は、この発明の冷蔵庫に関する第１の実施形態について説明するための、図１は除霜復帰後の温度制御について説明するための説明図、図２は除霜復帰後の温度制御について説明するための説明図、図３は冷蔵庫の全体構成を概略的に説明するための縦断側面図、図４は冷蔵庫の電気的な構成例について説明するための構成図である。
【００１１】
図１、図２を説明する前に、図３、図４を参照し、この発明に係る冷蔵庫の概略的な構成について説明する。
【００１２】
冷蔵庫本体１１は、断熱箱体１２内を、断熱仕切壁１２ａ，１２ｂにより上下に仕切ることにより、上段から順に、冷蔵室１３、野菜室１４、切替室１５、冷凍室１６が設けられている。特に図示しないが製氷室を切替室１５と併設させている。本体１１の前面開口部には、上段から順に、貯蔵室である冷蔵室１３、野菜室１４、切替室１５、冷凍室１６をそれぞれ開閉自在に閉塞する扉１８〜２１を設けている。
【００１３】
冷蔵室１３および野菜室１４は仕切板１７により区画され、それぞれをほぼ１〜５℃の温度帯に保持している。野菜室１４の背面には、冷蔵室用冷却器２２を設けており、その上部には、冷気を送風させるための送風手段である冷蔵室用ファン２３を設けている。この冷蔵室用ファン２３が運転されると、冷蔵室用冷却器２２により生成された冷気が冷蔵室１３および野菜室１４に供給されて各室を冷却し、冷却し終えた冷気は再び冷蔵室用冷却器２２に戻されて熱交換されるようになっている。また、冷蔵室１３の背面には、室内の温度を検知する温度検出手段である冷蔵室用温度センサ２４を取付けている。
【００１４】
一方、冷凍室１６は、−１８〜−２５℃の温度帯に保持され、切替室１５は、設定された温度帯になるように保持されており、それぞれ断熱仕切壁１２ｂにより区画されている。切替室１５および冷凍室１６の背面には、冷凍室用冷却器２５を設け、その上部には、冷凍室１６に冷気を送付させるための送風手段である冷凍室用ファン２６を設けている。この冷凍室用ファン２６が運転されると、冷凍室用冷却器２５により生成された冷気が切替室１５および冷凍室１６に供給されて各室を冷却し、冷却し終えた冷気は再び冷凍室用冷却器２５によって熱交換されるようになっている。
【００１５】
また、冷凍室１６の背面には室内の温度を検知する温度検知手段である冷凍室用温度センサ２７を取付けており、冷凍室用冷却器２５の下方にはガラス管ヒータからなる除霜ヒータ２８を設け、冷凍室用冷却器２５には除霜完了の温度を検知する手段である冷凍室用冷却器除霜センサ２９を設けている。なお、除霜ヒータ２８はシーズヒータやパイプヒータであってもよい。
【００１６】
本体１１の背面底部には機械室３０が設けられており、内部には圧縮機３１、さらに圧縮機３１で発生した熱を放熱させるための送風手段である放熱ファン３２などを設けている。
【００１７】
圧縮機３１は、インバータ制御により能力可変となっており、温度検出手段、ここでは冷蔵室用温度センサ２４、冷凍室用温度センサ２７または除霜センサ２９の検知温度が予め設定されている動作温度との温度差または温度変化率に基づいて、例えば、０〜７０Ｈｚの回転周波数を決定して、運転する。この場合、温度差や変化率が大きいときには室内が高負荷であるとみなして高回転周波数で運転し、温度差や変化率が小さいときには室内が軽負荷であるとみなして低回転周波数で運転することにより、冷却効率を上げて省エネを図るようになっている。
【００１８】
この圧縮機３１および冷蔵室用冷却器２２、冷凍室用冷却器２５により構成される冷凍サイクルについては、特に図示しないが三方弁４２（図４参照）の切り替えにより圧縮機３１により吐出された冷媒が冷蔵室用冷却器２２または冷凍室用冷却器２５に選択的に流される。
【００１９】
本体１１の背面には、マイコンなどから構成されている制御部４１を設けている。なお、制御部の配置位置は、機械室３０に設けても構わない。この発明のブロック図である図４に示すように、制御部４１には、冷蔵室用温度センサ２４、冷凍室用温度センサ２７、除霜センサ２９などからの信号が入力されるとともに、それらの入力信号に基づいて、圧縮機３１、三方弁４２、冷蔵室用ファン２３、冷凍室用ファン２６、放熱ファン３２、除霜ヒータ２８などが制御される。また、制御部４１は、上記入力信号に基づいて通常運転モード、高負荷運転モード、除霜運転モードに切り替えて各室が適温に保持される。
【００２０】
以下、各運転モードについて説明する。通常運転モードは、冷媒を冷蔵室用冷却器２２に流して主として冷蔵室１３および野菜室１４を冷却する冷蔵冷却モードと、冷媒を冷凍室用冷却器２５に流して主として切替室１５や冷凍室１６を冷却する冷凍冷却モードとを、順次切り替えて冷蔵室１３、野菜室１４と切替室１５、冷凍室１６をそれぞれ交互に冷却することにより、平均して全室を目標温度に維持するモードである。
【００２１】
冷蔵室１３、野菜室１４および切替室１５、冷凍室１６には、それぞれ例えば３℃および−２１℃の目標温度に対して所定幅の動作温度、ここではＯＮ温度を５℃および−１８℃、ＯＦＦ温度を１℃および−２４℃に設定し、この動作温度と冷蔵室用温度センサ２４および冷凍室用温度センサ２７の検知温度との温度差や変化率によって、冷蔵冷却および冷凍冷却モードを切り替えるようになっている。具体的には、冷却中の室の検知温度がＯＦＦ温度に達したときや冷却積算時間が、例えば冷蔵冷却モードでは２０分、冷凍冷却モードでは４０分経過したときに切り替える。
【００２２】
冷蔵室用ファン２３および冷凍室用ファン２６はそれぞれの冷却運転モード中に運転され、上記温度差や変化率に基づいて回転周波数が決定され冷却されるようになっている。冷凍冷却運転モード中にも冷蔵室用ファン２３を所定時間回転させることにより、冷蔵室用冷却器２２の除霜を実行する。このとき、冷蔵室用ファン２３の運転により冷蔵室用冷却器２２の除霜を行わない場合には、運転をさせなくてもよい。また、放熱ファン３２は、圧縮機３１の運転と同期して運転されるとともに、外気温が高いときには常時運転させて、機械室３０の放熱を図っている。
【００２３】
圧縮機３１は、各ファンと同様に温度差や変化率に基づいて回転周波数が決定され冷却されるようになっているが、例えば７０Ｈｚの許容最大周波数よりも小さい、例えば６０Ｈｚの通常最大周波数以下の周波数範囲内で運転される。なお、冷蔵室用温度センサ２４、冷凍室用温度センサ２７のそれぞれの検知温度がＯＦＦ温度に達している場合には、冷却は不要であるため圧縮機３１を停止（０Ｈｚ）させる。
【００２４】
次に、高負荷運転モードについて説明する。高負荷運転モードは、圧縮機３１を許容最大周波数で運転して室内温度が上昇し過ぎてしまうことを防止するモードである。
【００２５】
上述したように許容最大周波数で圧縮機３１を運転させた場合には、騒音による弊害が生じるため極力運転を避けたい。しかし、例えば高負荷な食品が投入された場合に、通常最大周波数で圧縮機３１を運転させても室内温度が一向に下降しないときや温度上昇を継続していくときには、貯蔵された食品に悪影響を及ぼす可能性があるため、騒音による弊害よりも室内冷却を優先することが必要となる。そこで、高負荷運転モードでは、貯蔵された食品に悪影響を与えず、許容最大周波数での運転を必要最小限に抑えるようにしている。
【００２６】
具体的には、前記動作温度であるＯＮ温度よりも高く設定した高負荷温度、例えば−１２℃を冷凍室用温度センサ２７の検知温度が積算して、例えば６時間以上越えたときにのみ高負荷運転モードに移行させ、冷凍室用温度センサ２７の検知温度が高負荷温度以下になったときに、通常運転モードに移行するようになっている。
【００２７】
次に、除霜運転モードについて説明する。除霜運転モードは、除霜ヒータ２８に通電して冷凍室用冷却器２５の除霜を実行するモードである。
【００２８】
除霜運転モードへの移行は、冷凍冷却運転モードの運転により、冷凍室用冷却器２５の除霜が必要であると判断する通常除霜時間、例えば１０時間以上を冷凍冷却運転モードが積算して経過した場合にはモードを移行し、除霜センサ２９の検知温度が除霜終了温度、例えば３℃以上を検知したときに、このモードを終了して通常運転モードに移行するようになっている。
【００２９】
なお、冷蔵室用冷却器２２の除霜は、上述したように冷凍冷却運転モード中の冷蔵室用ファン２３の運転により行われるが、冷蔵室用冷却器２２にも除霜ヒータを設けた場合には、冷凍室用冷却器２５と同様の制御を行う。また、除霜運転モード中は、圧縮機３１、各ファン２３，２６，３２は停止させておくとともに、通常運転モードに復帰後は、低周波数から徐々に高くしていくようにしている。
【００３０】
しかし、除霜モード後における目標温度に戻す制御は、図２に示すように目標温度以下の動作温度帯の下限値まで冷やし、次に目標温度方向に上昇させる。動作温度帯は、目標温度に対し例えば±１℃程度である。
【００３１】
上昇させた温度は、目標温度を超えて動作温度帯の上限値手前まで達し、さらに目標温度に至る制御が行われ、目標温度に集束させている。この場合、目標温度にする時間が長いばかりか、目標温度に達するまでの温度の振れが大きく除霜終了から目標温度に至るまでの電力消費が効率的なものではなかった。
【００３２】
そこで、この実施形態では、図２の実線ａ１で示す温度特性のように、除霜復帰温度制御モードの期間の前後は、目標温度に対する制御値を第１の温度帯となる動作温度帯とし、除霜復帰温度制御モード期間は、第１の温度帯からα分だけ上昇させた値を第２の温度帯となる動作温度帯として設定したものである。
【００３３】
このような温度制御を行うことで、除霜終了後における目標温度に集束するまでの時間の短縮化を図ることで、消費電力の効率化を実現することが可能となる。
【００３４】
以下、図１のフローチャートおよび図２の除霜後における温度制御特性の具体例について図４とともに説明する。なお、図１では除霜後における目標温度に至るまでの温度制御に関する部分のみについてのフローチャートを示している。
【００３５】
除霜センサ２９により着霜されたことが検出されると、制御部４１は除霜ヒータ２８を駆動させ、冷凍室用冷却器２５、冷凍室用ファン２６等をそれぞれ停止させる。これにより、冷凍室用冷却器２５に付着した霜の除去が行われる。
【００３６】
付着された霜が除去され、除霜センサ２９から除霜終了情報が入力された制御部４１は、除霜復帰制御モードを開始させる。すなわち、図２に示すように動作温度帯Ｗは変えずに、目標温度をαだけ上昇させる（Ｓ１）。制御部４１は、圧縮機３１の回転周波数を上げ、除霜復帰制御モード期間の動作温度帯Ｗの下限値の温度に達したかを判断する（Ｓ２）。ステップＳ２で動作温度帯Ｗの下限値に達したかが判断されると、制御部４１は圧縮機３１の回転周波数を下げて動作温度帯Ｗの下限値から上昇させ目標温度に設定する。その後、除霜復帰制御モード領域の動作温度帯Ｗを元に戻す（Ｓ３）。
【００３７】
このような除霜後の温度制御を行うことにより、図２に示すように、従来のｂの温度特性からａ１の温度特性が得られる。圧縮機３１の回転周波数を余分に上げることなく目標温度に対し、より短い時間に集束させることで省エネを図ることができる。
【００３８】
図５、図６は、この発明の冷蔵庫に関する第２の実施形態について説明するための、図５は図１に相当する除霜復帰後の温度制御について説明するための説明図、図６は図２に相当する除霜後における温度制御特性について説明するための説明図である。
【００３９】
この実施形態は、図６に示すように通常運転時の動作温度帯Ｗに対し、第２の温度帯となる除霜復帰制御モード期間の動作温度帯を狭いｗに変更したものである。
【００４０】
着霜を除去し、除霜センサ２９から除霜終了情報が入力された制御部４１は、除霜復帰制御モードを開始させる。すなわち、図５に示すように動作温度帯Ｗを、目標温度はそのままに目標温度の下限値をα１だけ上昇させ、上限値をα２（＝α１）だけ下降させ、通常時の動作温度帯Ｗよりも狭いｗに変更する（Ｓ１）。
【００４１】
制御部４１は、圧縮機３１の回転周波数を上げ、冷凍室用冷却器２５の除霜復帰制御モード期間の動作温度帯ｗの下限値の温度に達したかを判断する（Ｓ２）。ステップＳ２で動作温度帯ｗの下限値に達したかが判断されると、制御部４１は圧縮機３１の回転周波数を下げて動作温度帯ｗの下限値から上昇させ目標温度に設定する。その後、除霜復帰制御モード領域の動作温度帯ｗから元の幅Ｗを元に戻す（Ｓ３）。
【００４２】
このような除霜後の温度制御を行うことにより、上記した実施形態と同じように図２のｂに示す従来の温度特性から、ａ２に示すこの発明の温度特性が得られる。圧縮機３１の回転周波数を余分に上げることなく目標温度に対し、より短い時間に集束させることができる。このため、電力の効率化を実現することができる。
【００４３】
図７は、この発明の冷蔵庫に関する第３の実施形態について説明するための図６に相当する除霜後における温度制御特性の説明図であり、この図７について図５とともに説明する。
【００４４】
この実施形態は、第２の実施形態と同じように通常運転時の動作温度帯Ｗに対し、第２の温度帯となる除霜復帰制御モード期間の動作温度帯を狭いｗ’に変更するとともに、動作温度帯ｗ’の上限値の下降量α４を、下限値の上昇量α３よりも多く設定したものである。さらに、下限値の上昇α３を、第２の実施形態の下限値の上昇α１よりも高くする。
【００４５】
すなわち、付着された霜が除去され、除霜センサ２９から除霜終了情報が入力された制御部４１は、除霜復帰制御モードを開始させる。図７に示すように、動作温度帯Ｗを目標温度はそのままにして目標温度の下限値をα３だけ上昇させ、上限値をα４だけ下降させ、通常時の動作温度帯Ｗよりも狭いｗ’に変更する。なお、α３とα４の関係は、α３＜α４とした。
【００４６】
制御部４１は、圧縮機３１の回転周波数を上げ、除霜復帰制御モード期間の動作温度帯ｗ’の下限値に達したかを判断した場合、圧縮機３１の回転周波数を下げて動作温度帯ｗ’の下限値から上昇させて目標温度に達する。この場合、下限値の上昇量α３を第２の実施形態よりも上げたことから、目標温度を超える可能性が考えられる。超えた場合でも、目標温度により近い上限値に達し、再び圧縮機３１の回転周波数を上げて目標温度に素早く達する制御が行われる。
【００４７】
この実施形態では、除霜終了後に、より早く除霜復帰温度制御モード期間の動作温度帯の下限値に達することができることから、省エネ効果の向上を図ることができる。
【００４８】
上記した各実施形態では、冷凍室用冷却器２５に霜が付着された場合の除霜について説明した。しかし、冷蔵室用冷却器２２用の除霜ヒータが備えられている冷蔵庫の場合でも、同じような除霜復帰後における温度制御を行うことで、省エネ効果のある除霜を行うことが可能となる。
【００４９】
この発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５０】
１１  冷蔵庫本体
１３  冷蔵室
１４  野菜室
１５  切替室
１６  冷凍室
２２  冷蔵室用冷却器
２３  冷蔵室用ファン
２４  冷蔵室用温度センサ
２５  冷凍室用冷却器
２６  冷凍室用ファン
２７  冷凍室用温度センサ
２８  除霜ヒータ
２９  除霜センサ
３１  圧縮機
３２  放熱ファン
４１  制御部
【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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