JP2000146396A

JP2000146396A - 温度自在庫

Info

Publication number: JP2000146396A
Application number: JP10326863A
Authority: JP
Inventors: Bunichi Kitani; 文一木谷; Hideo Watanabe; 日出男渡辺; Motohiro Sakai; 基弘酒井
Original assignee: ECO TWENTY ONE KK
Current assignee: ECO TWENTY ONE KK
Priority date: 1998-11-17
Filing date: 1998-11-17
Publication date: 2000-05-26

Abstract

(57)【要約】【課題】外気（庫外）の温度変動による影響を補償し
て、温度制御性に優れた温度自在庫を提供する。【解決手段】断熱性のケーシング１と、そのケーシン
グ１の開口部を開閉する断熱性のドア３と、前記ケーシ
ング１の庫内を冷却または加温する熱電変換素子５と、
その熱電変換素子５に密着する吸熱手段２，４と、前記
熱電変換素子５に密着する放熱手段６，７と、前記熱電
変換素子５に電力を供給する電源部と、前記ケーシング
１の庫内温度を検出する庫内温度センサー８（１３）
と、庫内温度を設定する庫内温度設定手段１６と、庫外
温度を検出する庫外温度センサー１５と、その庫外温度
センサー１５によって検出された庫外温度に基づいて前
記庫内温度設定手段１６によって設定された庫内設定温
度を補正する設定温度補正手段１７を備えたことを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば電子冷蔵庫、電
子冷凍庫、電子温蔵庫あるいは電子冷蔵−温蔵切替庫な
どのように庫内温度が任意に設定可能な温度自在庫に係
り、特に庫内設定温度の補正手段を備えた温度自在庫に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、特に食品の安全管理、品質、賞味
などの観点から冷蔵庫、冷凍庫の庫内温度の厳密な管理
が必要とされている。電子冷蔵庫や電子温蔵庫は電流制
御（電圧制御）により冷却温度や加温温度が精密に調整
できるため、フロンなどの冷媒を用いる圧縮式冷蔵庫に
比べると庫内の温度変動を少なくする制御が容易である
という特長を有している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで電子冷蔵庫
（電子温蔵庫も同様であるが、ここでは電子冷蔵庫につ
いて説明する。）では、庫内の温度を検出して、その検
出値に基づいて庫内温度を設定温度になるように制御す
るシステムを用いているが、その庫内温度制御に狂いが
生じることが判明した。

【０００４】図８は容積が１８リッターの電子冷蔵庫を
製作して、アルミニウム内箱の上面に庫内温度制御セン
サー（サーミスター）を設置して、庫外温度が２５℃に
おいて庫内温度が５℃になるように温度設定して（庫内
設定温度：５℃ 図中の点）、庫外温度を１５℃に下
げた場合と、庫外温度を３５℃に上げた場合の庫内平均
温度を別の温度センサーで測定した結果を示す特性図で
ある。なお、庫内平均温度は、ＪＩＳ規格Ｃ９６０７で
定められた庫内温度の３点の平均値である。

【０００５】この図から明らかなように、庫内設定温度
が５℃になっているにもかかわらず熱のもれなどの影響
で、庫外温度が１５℃になると実際の庫内平均温度は点
に示すように３℃まで下がり、一方、庫外温度が３５
℃になると実際の庫内平均温度は点に示すように７．
５℃まで上がり、庫内設定温度と実際の庫内平均温度と
の間に差が生じている。

【０００６】このように電子冷蔵庫において庫内温度が
庫外温度に影響を受け易い要因として、電子冷蔵庫の場
合は外気温度の変動により放熱側温度が変わり易いこと
が考えられる。ところが従来はその外気変動による庫内
熱コンダクタンスの影響に関しての検討がほとんどされ
ておらず、そのため前述のように外気温度（庫外温度）
の変化によって庫内温度に狂いが生じ、電子冷却本来の
優れた温度制御性が阻害されている。

【０００７】電子冷蔵庫の厳密な温度管理をするため
に、庫内の中心部分の温度を検出するとともに、精度の
高い電流制御回路を用いれば可能である。しかし、庫内
中心部分に温度センサーを設置することは、食品などの
収納物の邪魔になることから実現的でない。そのため温
度センサーを内箱の壁面に付設して、その位置の温度を
検出して温度制御を行なっていたが、前述のように外気
（庫外）の温度変動による影響が出て設定温度自体が狂
うという問題を有している。

【０００８】本発明の目的は、この外気（庫外）の温度
変動による影響を補償して、温度制御性に優れた温度自
在庫を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、本発明は、断熱性のケーシングと、そのケー
シングの開口部を開閉する断熱性のドアと、前記ケーシ
ングの庫内を冷却または加温する熱電変換素子と、その
熱電変換素子に密着している例えばアルミニウム製の内
箱や吸熱側熱導体などからなる吸熱手段と、前記熱電変
換素子に密着している例えば放熱フィンや放熱ファンな
どからなる放熱手段と、前記熱電変換素子に電力を供給
する電源部と、前記ケーシングの庫内温度を検出する庫
内温度センサーと、庫内温度を設定する庫内温度設定手
段と、庫外温度を検出する庫外温度センサーと、その庫
外温度センサーによって検出された庫外の温度に基づい
て前記庫内温度設定手段によって設定された庫内設定温
度を補正する例えば庫内温度制御センサー温度設定部な
どからなる設定温度補正手段を備えたことを特徴とする
ものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照して説明する。（実施形態１）図１は本発明の実施の形態を説明するた
めの容積が１８リッターの電子冷蔵庫の断面図である。
図中の１は主に発泡ウレタン樹脂などの断熱層で形成さ
れたケーシング、２はそのケーシング１の内側に取付け
られたアルミニウム製の内箱、３はケーシング１の開口
部を開閉する主に発泡ウレタン樹脂などの断熱層で形成
されたドア、４は内箱２に密着したブロック状のアルミ
ニウム製吸熱側熱導体、５はその吸熱側熱導体に密着し
た熱電変換素子、６はその熱電変換素子４に密着したア
ルミニウム製放熱フィン、７は放熱フィン６と対向する
ように設けられた放熱ファンである。８ａ，８ｂはサー
ミスターからなる庫内温度制御センサーで、庫内温度制
御センサー８ａは図に示すように内箱２の上面に設置し
た場合を示しており、庫内温度制御センサー８ｂは図に
示すように熱電変換ユニット（吸熱側熱導体４）に設置
した場合を示している。

【００１１】図３は庫外温度が２５℃で庫内温度を５℃
に設定したときの庫外温度と庫内平均温度との関係を示
す図で、図中の線Ｘは前記庫内温度制御センサー８ａ
（図１参照）のように熱電変換ユニットから離して設置
した場合、線Ｙは庫内温度制御センサー８ｂのように熱
電変換ユニット（吸熱側熱導体４）付近に設置した場合
を示している。

【００１２】この図から明らかなように、何処に庫内温
度制御センサー８を設置しても、熱のもれなどの影響で
庫外温度に対して庫内平均温度が変動しているが、１０
℃から４０℃の温度範囲においては庫外温度の変動と庫
内温度の変動とはほぼ直線的に変化していることが判明
した。なお、この実験では庫内設定温度を５℃にして１
０℃から４０℃の庫外温度範囲について示したが、庫内
設定温度を他の温度にしても、また０℃から５０℃の庫
外温度範囲においても、庫外温度の変動と庫内温度の変
動とはほぼリニアに変化していることが他の実験で確認
されている。

【００１３】これらの結果を庫外温度と庫内中心付近の
温度との関係を実験式で表せば次のようになる。センサー設定温度（Ｔｓｅ）＝Ｔｓｅ２５−Ａ×（Ｔａ−２５）……（１）式中Ｔｓｅ２５：庫外温度２５℃のときの庫内設定温度
に対するセンサー設定温度係数Ｔａ：庫外温度Ａ：庫外温度に対する庫内平均温度の傾き係数なお、前記Ｔｓｅ２５とＡは、電子冷蔵庫の構造要素
（例えば内箱２の容積、熱電変換素子５の数、ケーシン
グならびにドアの断熱性、庫内の空気の対流、庫内温度
制御センサー８の設置位置など）が決まれば実験的に求
められる定数である。

【００１４】前記図３の直線Ｘ，ＹともＴｓｅ２５、Ａ
は一義的に決定することができる。直線Ｘの場合はＴｓ
ｅ２５＝３．６、Ａ＝０．１６３、直線Ｙの場合はＴｓ
ｅ２５＝０．４、Ａ＝０．３２１である。

【００１５】図２は、熱電変換素子５の駆動制御部のブ
ロック図である。駆動制御部は、大きく分けて温度制御
部１１とスイッチング電源部１２とから構成されてい
る。そして前記温度制御部１１は、庫内温度制御センサ
ー１３（庫内温度制御センサー８と同じ）と、電圧変換
部１４と、庫外温度モニターセンサー１５と、例えばテ
ンキー，ボリュウム，スイッチなどからなる庫内温度設
定部１６と、庫内温度制御センサー温度設定部１７と、
電圧変換部１８と、出力基準電圧回路１９とから構成さ
れ、各部は図に示すような結合関係になっている。

【００１６】一方、温度制御部１１は素子出力検出部２
０と、制御比較電圧回路部２１と、基準発振波形発生部
２２と、パルス幅決定部２３とから構成され、各部は図
に示すような結合関係になっている。

【００１７】庫内温度設定部１６で設定した温度設定値
を、庫外温度モニターセンサー１５で検出した庫外温度
に基づいて庫内温度制御センサー温度設定部１７で補正
する。この庫内設定温度の補正は、前記（１）式に基づ
いて演算される。

【００１８】庫外温度モニターセンサー１５は例えばサ
ーミスターなどから構成され、例えば放熱ファン７（図
１参照）の空気取り込み口側など、熱電変換素子５から
の放熱風にさらされない部分に設置することにより、庫
外温度を正確に検出することができる。

【００１９】庫内温度制御センサー温度設定部１７で補
正された庫内設定温度は、電圧変換部１８で電圧値に変
換される。一方、庫内温度制御センサー１３で検出され
た庫内温度は電圧変換部１４で電圧値に変換され、出力
基準電圧回路１９において前記補正設定温度に相当する
電圧値と実測庫内温度に相当する電圧値が比較され、そ
の比較結果に基づいて出力基準電圧が設定される。

【００２０】そしてこの出力基準電圧値と、素子出力検
出部２０で検出された現時点での素子への出力電圧が制
御比較電圧回路部２１で比較され、その比較結果に基づ
いてパルス幅決定部２３でパルス幅が決定されて、熱電
変換素子に対してＰＷＭ制御がなされる。

【００２１】図４は、設定温度の補正前（点線）と補正
後（実線）の庫外温度と庫内平均温度との関係を示す特
性図である。庫外温度２５℃のときに庫内温度を５℃に
設定した場合、設定温度を補正しないと庫外温度が３５
℃になると庫内平均温度は５℃から７．５℃まで上昇す
る。これに対して庫外温度が３５℃になると、庫内設定
温度を５℃から３℃に自動的に下げて、設定温度３℃に
相当する電力を熱電変換素子に供給するように制御す
る。また、庫外温度が１５℃になると、庫内設定温度を
５℃から７．５℃に自動的に上げて、設定温度７．５℃
に相当する電力を熱電変換素子に供給するように制御す
る。

【００２２】このように予め設定された庫内設定温度を
庫外温度に応じて自動的に演算して補正することによ
り、実線で示すように庫外温度に関係なく庫内平均温度
を常に５℃に維持することができる。このように温度制
御部１１では庫内設定温度を自動的に補正しているが、
操作パネル上に設けられている庫内設定温度表示部（図
示せず）では、庫内設定温度は５℃の表示で変わらない
ようになっている。

【００２３】（実施形態２）電子冷蔵庫の優れた点の１
つに設定温度を自在に変更、設定できるという特長があ
る。同一のケーシングで使用目的に応じて任意の温度設
定が可能で、その設定された温度が外気の温度変動によ
らず一定に保持されることは、食材や食品、その他の保
存に極めて重要なことである。

【００２４】図５は実施形態２に係る電子冷蔵庫の断面
図で、図１に示す電子冷蔵庫と相違する点は、吸熱側熱
導体４ａと熱電変換素子５ａと放熱フィン６ａと放熱フ
ァン７ａからなるユニットと、吸熱側熱導体４ｂと熱電
変換素子５ｂと放熱フィン６ｂと放熱ファン７ｂからな
るユニットの２つが内箱２に取り付けられている。また
庫内温度センサー８ｃは、上側に設置された熱電変換ユ
ニットと下側に設置された熱電変換ユニットの中間の高
さに相当する内箱２の側面に取り付けられている。

【００２５】庫内設定温度に補正をかけない場合は図４
に示すように、庫内温度は庫外温度によって変化してい
る。しかし、この変化の割合（図中の直線の傾き）はど
の庫内設定温度でも殆ど変わらないことが諸種の実験結
果から判明した。このことは全ての設定条件において前
記（１）式の定数Ａが同一でもよいことを示している。
また、庫外温度と庫内設定温度（Ｔｓ）と庫内設定温度
−庫外温度２５℃のときのセンサー設定温度の間に図６
に示すようなほぼ直線的な関係があることも判明した。

【００２６】この関係から導出される実験式は下記の
（２）式のようになり、Ｔｓ−Ｔｓｅ２５＝Ｂ×Ｔｓ＋Ｃ ……（２）但し、式中のＢ，ＣはＡを決定したときと同様に電子冷
蔵庫の構造要素（例えば内箱２の容積、熱電変換素子５
の数、ケーシングならびにドアの断熱性、庫内の空気の
対流、庫内温度制御センサー８の取り付け位置など）が
決まれば実験的に求められる定数である。

【００２７】前記（１）式と（２）式からセンサー設定
温度（Ｔｓｅ）は、下記の（３）式で示されることにな
る。

【００２８】センサー設定温度（Ｔｓｅ）＝（１−Ｂ）×Ｔｓｅ−Ｃ−Ａ ×（Ｔａ−２５） ……（３）この（３）式の意味するところは、同一ケーシングにお
いて冷却動作、加温動作どちらにおいても自在に庫内温
度を設定するとき、その庫内中心付近の温度が庫外の温
度変動に影響されなくするためには、庫外温度（Ｔａ）
の変動に応じてセンサー設定温度（Ｔｓｅ）を調整すれ
はよいことを示している。本実施形態でのＡ，Ｂ，Ｃは
それぞれ０．０４５，−０．０３８，１．０の値であっ
た。

【００２９】（実施形態３）図７は、実施形態３に係る
電子冷蔵庫の概略構成図である。図中の１はケーシン
グ、３はドア、５は熱電変換素子、８は庫内温度制御セ
ンサー、３１は水あるいは不凍液などの冷却媒体を循環
する媒体循環ジャケット、３２は管体、３３は循環ポン
プ、３４はラジエタからなる放熱部、３５は放熱部３４
と対向するように配置された放熱ファン、３６は庫内温
度を設定するためのテンキー、各種スイッチ、液晶表示
部などを備えた操作パネル、３７は制御部、３８はＲＡ
ＭやＲＯＭなどからなる記憶部、３９は前述の庫内設定
温度の補正や予約計時などの演算処理を行なうＣＰＵ、
４０は電話器（図示せず）に接続されたモデム、４１は
電源部である。

【００３０】この実施形態の場合、媒体循環ジャケット
３１と管体３２と循環ポンプ３３と放熱部３４により水
あるいは不凍液などの冷却媒体を循環する循環系統が構
成されている。そして設定温度補正手段によって補正さ
れた庫内設定温度と前記庫内温度制御センサー８の庫内
実測温度との偏差に基づいて、熱電変換素子５と循環ポ
ンプ３３と放熱ファン３５への給電量が制御される。循
環ポンプ３３への給電量（回転数）を制御することによ
り、冷却媒体の単位時間当たりの循環量が制御され、そ
れに加えて熱電変換素子５と放熱ファン３５への給電量
が制御することにより、冷却能力がコントロールされ
る。

【００３１】また制御部３７にモデム４０を備えてお
り、庫内温度設定の予約がモデム４０を用いて外から電
話で予約できるように構成されている。このように庫内
温度設定動作が予約でき、しかも電話で外からでも予約
できるように構成されておれば、使用に非常に便利であ
る。

【００３２】

【発明の効果】請求項１記載の本発明は、断熱性のケー
シングと、そのケーシングの開口部を開閉する断熱性の
ドアと、前記ケーシングの庫内を冷却または加温する熱
電変換素子と、その熱電変換素子に密着する吸熱手段
と、前記熱電変換素子に密着する放熱手段と、前記熱電
変換素子に電力を供給する電源部と、前記ケーシングの
庫内温度を検出する庫内温度センサーと、庫内温度を設
定する庫内温度設定手段と、庫外温度を検出する庫外温
度センサーと、その庫外温度センサーによって検出され
た庫外温度に基づいて前記庫内温度設定手段によって設
定された庫内設定温度を補正する設定温度補正手段を備
えている。

【００３３】そのために庫外の温度変動による影響を補
償して、温度制御性に優れた温度自在庫を提供すること
ができる。

【００３４】請求項２記載の本発明は、前記設定温度補
正手段によって補正された庫内設定温度と前記庫内温度
センサーの庫内実測温度との偏差に基づいて、前記熱電
変換素子に対する電源部の電力供給量が制御されるよう
に構成されている。

【００３５】また請求項３記載の本発明は、前記設定温
度補正手段によって補正された庫内設定温度と前記庫内
温度センサーの庫内実測温度との偏差に基づいて、前記
吸熱手段または（ならびに）放熱手段のファンの回転数
が制御されるように構成されている。

【００３６】さらに請求項４記載の本発明は、前記放熱
手段が冷却媒体を循環する循環系統を有し、前記設定温
度補正手段によって補正された庫内設定温度と前記庫内
温度センサーの庫内実測温度との偏差に基づいて、前記
循環系統による冷却媒体の循環流量が制御されるように
構成されている。この請求項２，３，４のような構成を
とることにより、より精密な庫内温度制御が可能とな
る。

【００３７】請求項５記載の本発明は、前記放熱手段が
ファンを有し、前記庫外温度センサーが前記ファンによ
って発生する送風の影響を受けない位置に設置されてい
るから、送風による温度の測定誤差がなくより精密な庫
内温度制御が可能となる。

【００３８】請求項７記載の本発明は、前記庫内温度設
定手段による庫内温度設定の予約がモデムを用いて電話
で予約できるように構成されているから、外からも庫内
温度設定の予約ができて便利であり、しかも省エネの効
果があるなどの特長を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係る電子冷蔵庫の断面図
である。

【図２】その電子冷蔵庫における熱電変換素子の駆動制
御部のブロック図である。

【図３】庫外温度と庫内温度との関係を示す特性図であ
る。

【図４】補正前と補正後の庫外温度と庫内温度との関係
を示す特性図である。

【図５】本発明の実施形態２に係る電子冷蔵庫の断面図
である。

【図６】庫内設定温度とセンサー設定温度との関係を示
す特性図である。

【図７】本発明の実施形態３に係る電子冷蔵庫の概略構
成図である。

【図８】庫外温度と庫内温度との関係を示す特性図であ
る。

【符号の説明】

１ケーシング２内箱３ドア４吸熱側熱導体５熱電変換素子６放熱フィン７放熱ファン８ａ，８ｂ，８ｃ庫内温度制御センサー１１温度制御部１２スイッチング電源部１３庫内温度制御センサー１４電圧変換部１５庫外温度モニタセンサー１６庫内温度設定部１７庫内温度制御センサー温度設定部１８電圧変換部１９出力基準電圧回路２０素子出力検出部２１制御比較電圧回路部２２基準発振波形発生部２３パルス幅決定部３１媒体循環ジャケット３２管体３３循環ポンプ３４放熱部３５放熱ファン３６操作パネル３７制御部３８記憶部３９ＣＰＵ４０モデム４１電源部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者酒井基弘東京都港区芝大門１丁目２番13号株式会社エコ・トゥエンティーワン内Ｆターム(参考） 3L045 AA02 AA03 AA04 AA07 BA01 CA02 DA04 EA03 FA02 LA10 LA11 LA12 MA02 MA05 NA05 PA01 PA02 PA04 PA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】断熱性のケーシングと、そのケーシング
の開口部を開閉する断熱性のドアと、前記ケーシングの
庫内を冷却または加温する熱電変換素子と、その熱電変
換素子に密着する吸熱手段と、前記熱電変換素子に密着
する放熱手段と、前記熱電変換素子に電力を供給する電
源部と、前記ケーシングの庫内温度を検出する庫内温度
センサーと、庫内温度を設定する庫内温度設定手段と、
庫外温度を検出する庫外温度センサーと、その庫外温度
センサーによって検出された庫外温度に基づいて前記庫
内温度設定手段によって設定された庫内設定温度を補正
する設定温度補正手段を備えたことを特徴とする温度自
在庫。
【請求項２】請求項１記載において、前記設定温度補
正手段によって補正された庫内設定温度と前記庫内温度
センサーの庫内実測温度との偏差に基づいて、前記熱電
変換素子に対する電源部の電力供給量が制御されるよう
に構成されていることを特徴とする温度自在庫。
【請求項３】請求項１記載において、前記設定温度補
正手段によって補正された庫内設定温度と前記庫内温度
センサーの庫内実測温度との偏差に基づいて、前記吸熱
手段または（ならびに）放熱手段のファンの回転数が制
御されるように構成されていることを特徴とする温度自
在庫。
【請求項４】請求項１記載において、前記放熱手段が
冷却媒体を循環する循環系統を有し、前記設定温度補正
手段によって補正された庫内設定温度と前記庫内温度セ
ンサーの庫内実測温度との偏差に基づいて、前記循環系
統による冷却媒体の循環流量が制御されるように構成さ
れていることを特徴とする温度自在庫。
【請求項５】請求項１記載において、前記放熱手段が
ファンを有し、前記庫外温度センサーが前記ファンによ
って発生する送風の影響を受けない位置に設置されてい
ることを特徴とする温度自在庫。
【請求項６】請求項１記載において、前記庫外温度が
０℃〜５０℃の範囲において適用されることを特徴とす
る温度自在庫。
【請求項７】請求項１記載において、前記庫内温度設
定手段による庫内温度設定の予約がモデムを用いて電話
で予約できるように構成されていることを特徴とする温
度自在庫。
【請求項８】請求項１ないし７記載のいずれかにおい
て、前記庫内の熱う交換系にファンを有していないこと
を特徴とする温度自在庫。