JP2001263912A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】消費電力を抑制した冷蔵庫を提供する。 【解決手段】庫内に形成された貯蔵室と、この貯蔵室を
冷却する冷却器と、この冷却器が内側に配置された冷却
器室と、この冷却器室からの空気が前記貯蔵室に供給さ
れる冷気通路と、前記冷却器に付着した霜を溶かす除霜
ヒータと、前記冷却器の温度を検出する第１の温度検出
手段と、前記冷気通路内の温度を検出する第２の温度検
出手段と、前記冷却器の温度と前記冷気通路の温度との
差が所定の値より大きい場合に除霜ヒータに通電する機
能を有する冷蔵庫。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】庫内を冷却するための冷却器
と、貯蔵室と、この貯蔵室に冷気を供給する通路と、こ
の通路への冷気供給を調節する手段とを有する冷蔵庫に
関する。

【０００２】

【従来の技術】冷蔵庫は、冷蔵庫内を冷却するために圧
縮機と冷却器と凝縮器とが接続された冷凍サイクルと、
冷却された空気を冷蔵庫内の貯蔵室に供給する冷気通路
及び冷蔵庫内の空気を冷却器に戻す冷気通路を備えてお
り、冷却器はこの冷気通路と連通された冷却器室に収納
され、送風器によって冷却された空気を冷気通路及び貯
蔵室、冷却器室を通して循環させるものが一般的であ
る。

【０００３】このような、冷蔵庫用の冷却器は、運転を
続けるとその表面に冷蔵庫内の空気の水分が霜として付
着して、この霜が成長して冷却器の表面と空気との熱抵
抗、あるいは冷気の通風抵抗が増加することにより、熱
交換の効率が低下してしまい、冷蔵庫庫内の温度上昇や
消費電力量の上昇を引き起こしてしまう問題がある。

【０００４】そのため通常は、圧縮機の運転積算時間が
ある一定の時間となったり、ドアの開閉頻度、外気温度
等をマイコンにより演算して、冷却器の着霜量を想定し
て、除霜開始の判断を行い、ヒーターに通電して、冷却
器の除霜運転を行うという制御を行っていた。このよう
な従来技術は、特開平５−２５６５５５号公報（従来技
術１）に一例が開示されている。

【０００５】また、着想を検知する従来技術としては、
特開平８−０８６５５７号公報（従来技術２）に示され
るような、一つのセンサ内にあるサーミスタの温度差を
検知するようなセンサで、着霜を検知する手段が知られ
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術１に開示された、圧縮機運転の積算時間や、ドア
の開閉頻度、外気温度等といったパラメータを用いて、
いわば間接的に着霜状態を判定して除霜運転の開始を判
断する場合には、食品からの水分蒸発量や外気湿度等の
状態によっては、実際に着霜していない状態でも除霜運
転を行ってしまったり、着霜量が過剰に成長していても
除霜運転を開始せず、冷蔵庫庫内温度が上昇したり、保
存食品を傷めたり、消費電力量の上昇させたりしてしま
うという問題については考慮されていなかった。

【０００７】また、従来技術２に開示された一つのセン
サ内にあるサーミスタの温度差を検知するようなセンサ
では、熱伝導の影響で着霜時と非着霜時の温度差を明確
に検知することが困難であり、正確な着霜状態が検知で
きないといった問題や、冷却器の一カ所に取り付けるた
め、冷却器に霜が偏って着霜したときに、実際に着霜し
ていない状態でも除霜運転を行ったり、着霜量が過剰に
成長していても除霜運転を開始しないといった、正確な
着霜状態を検知することができず、庫内温度の上昇や、
貯蔵物の損傷、消費電力の増大という問題が生じてしま
う点については考慮されていなかった。

【０００８】本発明は、消費電力を抑制した冷蔵庫を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、庫内に形成
された貯蔵室と、この貯蔵室を冷却する冷却器と、この
冷却器が内側に配置された冷却器室と、この冷却器室か
らの空気が前記貯蔵室に供給される冷気通路と、前記冷
却器に付着した霜を溶かす除霜ヒータと、前記冷却器の
温度を検出する第１の温度検出手段と、前記冷気通路内
の温度を検出する第２の温度検出手段と、前記冷却器の
温度と前記冷気通路の温度との差が所定の値より大きい
場合に除霜ヒータに通電する機能を有する冷蔵庫により
達成される。

【００１０】さらに、前記第１の温度検出手段が前記冷
却器表面に取り付けられたことにより達成される。ま
た、冷媒管とこの冷媒管上に互いに間隔をあけて取り付
けられた複数のフィンとを備えた前記冷却器と、前記冷
却器のフィン同士の間に取り付けられた前記だい１の温
度検出手段とを備えたことにより達成される。

【００１１】さらにまた、前記第２の温度検出手段が前
記冷気通路の内側壁面の温度を検出することにより達成
される。さらには、前記冷気通路内の冷気の流れを調節
する調節手段を備え、この調節手段が冷気を供給させて
おり、且つ前記圧縮機が駆動されているときに、前記冷
却器の温度と前記冷気通路の温度との差が所定の値より
大きい場合に除霜ヒータに通電する機能を有することに
より達成される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の例を説明する。まず、図１乃至図６を用いて、本発明
の一実施例を説明する。図１は、本発明の実施例に係る
冷蔵庫の冷蔵庫の構造の概略を示した縦断面であり、本
発明に係る除霜制御手段をを装着したものである。図１
において１は圧縮機、２は蒸発器である冷却器、３は庫
内冷却ファンのファンモータ、４は冷却器からの冷気が
通流する通路上に設けられ通路を開閉して冷蔵室の温度
調節を行うダンパ、５は冷却器に付着した霜を融解して
除去するための除霜用ヒータ、６は冷蔵室、７は冷凍
室、８は冷気通風路、９は冷却器温度検知センサ、１０
は冷蔵室冷却用冷気温度感知センサを示している。

【００１３】本実施例の冷蔵庫では、圧縮機１と冷却器
２と図示していないが凝縮器とこれらを接続する冷媒管
とを含む冷凍サイクルを備えている。圧縮機１により圧
縮された冷媒ガスが凝縮器において送風器により冷却さ
れて冷媒液となり、蒸発器である冷却器２を通る際に蒸
発することで、蒸発器２のフィン間を通る空気から熱を
奪い冷却する。蒸発してガスとなった冷媒が再び圧縮機
に流入する。

【００１４】冷却器温度検知センサ９は、冷却器の表面
温度、あるいは冷却器の冷媒管での冷媒ガスの蒸発温度
を検知するものである。このセンサ９は、冷却器に密着
されているか、もしくは冷却器のフィンピッチ以下の大
きさの隙間だけ冷却器表面、例えばフィン表面から離し
て取り付けられている。密着して取り付けた場合は、そ
のまま冷却器の温度を検知することができる。一方、冷
却器のフィンピッチ以下の大きさの隙間だけ離して取り
付けられた場合は、非着霜時には冷却器周辺の空気温度
を感知し、冷却器に着霜が始まり、霜が成長して冷却器
温度検知用センサ９に霜が到達した際には、ほぼ冷却器
２の温度が検知されることとなる。

【００１５】冷蔵室冷却用冷気温度センサ１０は冷蔵室
６を冷却する冷気の通風路内に配設し、冷蔵室６内を冷
却する冷気温度を検出するものである。あるいは、冷気
通路を構成するダクトの壁面の温度を検出するようにし
ても良い。

【００１６】図４は、上記のような構造の冷蔵庫におい
て、冷蔵室６、冷凍室７、ダンパ４が開いていてかつ圧
縮機１が運転している際の冷蔵室６内を冷却する冷気温
度及び冷却器温度を時系列的に示したグラフである。図
１と図４により上記構造の冷蔵庫の前記各部温度の変化
を以下に説明する。

【００１７】圧縮機１および庫内冷却ファンのファンモ
ータ３が回転すると庫内の冷気が循環されるが、その冷
気中の水分は最終的に霜となって冷却器２に徐々に付着
していく。図４によれば、このとき庫内負荷の量や扉の
開閉の回数等により、冷却器２への着霜量は変化する
が、着霜量が増加するに従い徐々に冷蔵室６を冷却する
冷気温度も上昇し、冷蔵室６自体の温度も上昇する。一
方、冷却器２には霜が付着することにより交換熱量が減
少し、冷却器２の温度は低下することが判る。

【００１８】ただし、冷却器２は通常冷凍室近くに配設
されているので着霜量が増加しても、冷凍室自体の温度
は上昇することが抑えられている。一方で、冷却器温度
検知用センサ９と冷蔵室冷却用冷気温度感知センサ１０
が感知した温度との差が増加し始めてから（図４の例で
は約１２℃以上になってから）、冷蔵室６の温度が増加
し始めている。本実施の例では、この点に着目して、冷
却器温度検知用センサ９と冷蔵室冷却用冷気温度感知セ
ンサ１０が感知した温度との差が大きく増加し始めるす
る時点で除霜運転を開始することにより、冷却器２の着
霜に起因して冷蔵室６内の温度が上昇することを抑制し
ようとするものである。

【００１９】次ぎに、図５を用いて、詳しく説明する。
図５は、冷却器２に霜が付着していない状態、すなわち
図５で示すところのａ点における、圧縮機１の断続運転
を行っている際の１断続中の冷蔵室６内を冷却する冷気
温度及び冷却器温度並びにそれら温度差の変化を示すグ
ラフである。ここで、図４におけるａ点をプロットした
温度と、図５におけるａ点での温度は一致している。

【００２０】図６は冷却器２に霜が付着している状態、
すなわち図４で示すところのｂ点における圧縮機１の断
続運転を行っている際の１断続中の冷蔵室６内を冷却す
る冷気温度及び冷却器温度並びにそれらの温度差の変化
を示している。ここで図５におけるｂ点をプロットした
温度と、図６におけるｂ点での温度は一致しているもの
である。

【００２１】図４及び図５から分かるように、図５の非
着霜時で冷蔵室６の温度が約５℃程度の冷蔵室設定温度
付近の温度では、圧縮機１が運転中かつダンパ４が開い
ている領域において、冷蔵室内を冷却する冷気温度と冷
却器温度との差は約１０℃で安定している。一方、図６
の着霜時で、冷却器２に着霜することにより、熱交換が
抑制され、冷蔵室６の温度が１０℃程度まで上昇して冷
蔵室設定温度より５℃程度高くなっている場合には、圧
縮機１が運転中かつダンパ４が開いている領域における
冷蔵室６内を冷却する冷気温度と冷却器２の温度との差
は約２６℃で安定している。

【００２２】そこで、本実施例においては、上記の点に
着目して、制御部１１が、圧縮機１の運転積算時間が所
定の値に達するか、圧縮機１が運転中でかつ庫内冷却フ
ァンのファンモータ３が回転して、ダンパ４が開いてい
る状態において、冷却器温度検知用センサ９と冷気温度
感知用センサ１０との検知した出力を検出して、出力差
に基づく温度差が所定の値以上になった（例えば上記図
４の例で言えば、約１２℃程度になった）場合に、除霜
が必要と判断して、圧縮機１および庫内冷却ファン３の
運転を止め、冷気通路を開閉するダンパ４を閉じて、除
霜ヒータ５に通電して冷却器２を加熱し、冷却器２に付
着した霜の除去を行うように、圧縮機１、ファンモータ
３、ダンパ４、ヒータ５の駆動を調節するものである。

【００２３】その後、冷却器温度検知用センサ９が所定
の除霜終了温度（冷却器２に付着した霜が全て融解し終
わると思われる温度に予め設定する）に達するか、また
は冷却器２に付着した霜が全て融解し終わると思われる
時間に達したか否かを判断して、除霜ヒータ７への通電
を終了させ、通常の冷却運転に戻るように、前記制御部
１１が圧縮機１、ファンモータ３、ダンパ４、ヒータ５
の駆動を調節するものである。

【００２４】本実施の例では、冷気の通風路内の冷気の
流れを調節する手段としてダンパ４を用いているが、ダ
ンパ４が備わっておらず冷気の通風路内の冷気の流れを
ファンで調節する冷蔵庫の場合には、ダンパ４の開閉を
判断する必要はなく、圧縮機１とファンモータ３の駆動
を判断すれば良い。

【００２５】冷却器検知温度センサ９を冷却器２のフィ
ンピッチ以下の隙間を設けて冷却器２に密着させずに取
り付けた場合においては、非着霜時には冷却器周辺空気
温度を感知しており、冷却器に着霜が始まり、霜が成長
して、冷却器温度検知用センサに霜が到達した際には、
ほぼ冷却器の温度が感知される。すなわち、フィン部に
着霜し、その霜により、冷気通風が阻害されるときに冷
却器２の温度を検知することとなる。そのため、非着霜
時と着霜時の判断をする際に更に大きな温度差をとるこ
とができ、着霜判断もしくは除霜運転開始判定の精度を
高めることができる。

【００２６】図３は、本発明の一実施の形態である冷蔵
庫の除霜制御動作をフローチャートに示したものであ
る。冷却運転中（圧縮機１および庫内冷却ファンのファ
ンモータ３が駆動し、ダンパ４が開いた後で所定時間の
後）に、冷蔵庫が冷却運転中か否かを判断する（ステッ
プ３１〜３３）。次に、冷却器温度検知用センサ９及び
冷気温度感知用センサ１０の２系統の出力の差に基づく
温度差を検出して、その差が予め定められた設定値以上
であるか否かを判断する（ステップ３４）。温度差が設
定値以上になった場合、除霜運転に入り、圧縮機１およ
び庫内冷却ファンのファンモータ３の運転を止め、冷蔵
室冷却用ダンパ４を閉じて、除霜ヒータ５への通電を開
始して除霜運転を開始する（ステップ３５）。

【００２７】次に、冷却器温度検知センサ１０からの出
力を検知して所定の温度（蒸発器５に付着した霜が全て
融解され終わったと思われる温度に設定）以上に達した
か否かを監視して判断する（ステップ３６）。そして所
定の温度以上になったと判断された場合には、除霜ヒー
タ７への通電を終了させ、除霜運転を終了させ（ステッ
プ３７）、通常の冷却運転に戻るようにする。

【００２８】図２は本発明の上記フローチャートに、時
間による除霜運転開始を追加した場合の一実施の例であ
る、冷蔵庫の除霜制御動作をフローチャートに示したも
のである。本実施の例では、まず、あらかじめ決められ
ていた除霜運転判定周期（例えば、圧縮機１の運転積算
時間）に達したか否かを判断する（ステップ２１）。

【００２９】除霜運転判定周期に達していると判断され
た場合は、圧縮機１および庫内冷却ファンのファンモー
タ３の運転を止め、ダンパ４を閉じて、除霜ヒータ５へ
の通電を開始して除霜運転を開始する（ステップ２
６）。除霜運転判定周期に達していない場合、冷却運転
開始後（圧縮機１および庫内冷却ファン３が駆動し、冷
蔵庫冷却用冷気遮断ダンパが開いた後）で所定時間の後
に、冷却運転中か否かについて圧縮機１、庫内冷却ファ
ンのファンモータ３、冷蔵室温度調節用ダンパ４の動作
を順次判定する（ステップ２２〜２４）。冷却運転中の
場合には、次に、冷却器温度検知用センサ９と冷気温度
感知用センサ１０の２系統の出力の差に基づく温度差を
検出して、その差が予め定められた設定値以上であるか
否かを判断する（ステップ２５）。

【００３０】設定値以上であると判断された場合には、
圧縮機１及び庫内冷却ファンのファンモータ３を止め、
ダンパ４を閉じて、除霜用ヒータ５に通電して除霜運転
に入る（ステップ２６）。次に、冷却器温度検知センサ
１０からの出力を検知して所定の温度（蒸発器５に付着
した霜が全て融解され終わったと思われる温度に設定）
以上に達したか否かを監視して判断する（ステップ２
７）。そして所定の温度以上になったと判断された場合
には、除霜ヒータ７への通電を終了させ、除霜運転を終
了させ（ステップ２８）、通常の冷却運転に戻るように
する。

【００３１】このように、予め定められた除霜運転判定
周期の判断によって除霜運転を開始するステップを備え
て、冷却器温度検知用センサ９と冷気温度感知用センサ
１０の２系統の検知出力の差に基づく温度差によって着
霜を判断する場合に、センサが誤った値を出力して温度
差が小さいと判定された場合でも、除霜運転が開始され
ないことを防止することができる。

【００３２】図７は本発明の他の実施の形態を示してお
り、上記冷蔵室冷却用冷気感知センサ１０を冷蔵室温度
調節用ダンパ４の下流にあたる冷気通風路８の中に配設
した構造を示している。冷気通風路８を構成する部品は
冷蔵室６の背面側パネルの裏側に装着されて、パネルと
一体に冷蔵室６内に取り付けられる。そこで、センサ１
０をこの背面側パネルの裏側に装着される部品に取り付
けることで、パネルと一体に取り付け、取り外しができ
るので、よりメンテナンス及び製作が簡単になり工程が
少なくなるので、メンテナンスコスト、製造コストを低
減することができる。

【００３３】図８は本発明の他の実施の形態を示してお
り、上記冷蔵室冷却用冷気感知センサ１０を冷蔵室温度
調節用ダンパ４の上流にあたる冷気通風路８の中に配設
した構造を示しており、このような構造とすることによ
り、より製作性を良くすることができ、外部の熱の影響
を少なく精度の良い冷蔵室冷却用冷気の温度を検知する
ことができる。

【００３４】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、消費電力
を抑制した冷蔵庫を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る冷蔵庫の概略を示す縦
断面図である。

【図２】本発明の一実施例に係る冷蔵庫の制御の流れを
示すフローチャートである。

【図３】本発明の他の実施例に係る冷蔵庫の制御の流れ
を示すフローチャートである。

【図４】図１に示す実施例に係る冷蔵庫の冷蔵室に供給
される冷気温度及び冷却器の温度の変化を示したグラフ
である。

【図５】図１に示す実施例に係る冷蔵庫の非着霜時にお
ける圧縮機運転時および停止時の温度センサの検出結果
の変化を示すグラフである。

【図６】図１に示す実施例に係る冷蔵庫の着霜時におけ
る圧縮機運転時および停止時の温度センサの検出結果の
変化を示すグラフである。

【図７】本発明の他の実施例に係る冷蔵庫の概略を示す
縦断面図である。

【図８】本発明の他の実施例に係る冷蔵庫の概略を示す
縦断面図である。。

【符号の説明】

１…圧縮機、２…冷却器、３…庫内冷却ファン、４…冷
蔵室温度調節用ダンパ、５…冷却器除霜用ヒータ、６…
冷蔵室、７…冷凍室、８…冷蔵室冷却用冷気通風路、９
…冷却器温度感知センサ、１０…冷蔵室冷却用冷気温度
感知センサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴山 昌幸 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内 Ｆターム(参考） 3L046 AA02 BA01 CA06 FB02 GA04 KA02 KA04 LA08 MA01 MA03 MA04

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】庫内に形成された貯蔵室と、この貯蔵室内
   の空気を冷却する冷却器と、この冷却器が内側に配置さ
   れた冷却器室と、この冷却器室から前記貯蔵室に供給さ
   れる空気がその内側を流れる冷気通路と、前記冷却器に
   付着した霜を溶かす除霜ヒータと、前記冷却器の温度を
   検出する第１の温度検出手段と、前記冷気通路内の温度
   を検出する第２の温度検出手段と、前記冷却器の温度と
   前記冷気通路の温度との差が所定の値より大きい場合に
   除霜ヒータに通電する機能を有する冷蔵庫。
2. 【請求項２】前記第１の温度検出手段が前記冷却器表面
   に取り付けられた請求項１に記載の冷蔵庫。
3. 【請求項３】冷媒管とこの冷媒管上に互いに間隔をあけ
   て取り付けられた複数のフィンとを備えた前記冷却器
   と、前記冷却器のフィン同士の間に取り付けられた前記
   第１の温度検出手段とを備えた請求項１に記載の冷蔵
   庫。
4. 【請求項４】前記第２の温度検出手段が前記冷気通路の
   内側壁面の温度を検出する請求項１乃至３のいずれかに
   記載の冷蔵庫。
5. 【請求項５】前記冷気通路内の冷気の流れを調節する調
   節手段を備え、この調節手段が冷気を供給させており、
   且つ前記圧縮機が駆動されているときに、前記冷却器の
   温度と前記冷気通路の温度との差が所定の値より大きい
   場合に除霜ヒータに通電する機能を有する請求項１乃至
   ４のいずれかに記載の冷蔵庫。