JP2005156111A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】冷蔵庫の発汗を防滴ヒータ制御により抑制する手段として、湿度センサ等のコストアップするデバイスを用いずに、多様な設置環境、客先ニーズ、商品のばらつきに対応するために防滴ヒータ自動制御を切り替える手段を備えた冷蔵庫を提供する。
【解決手段】冷蔵庫１４の各庫室の開口周縁部に防滴ヒータ３２を配置して、外気温センサ４５から検知した周囲温度に応じて各防滴ヒータの通電率を自動制御する。また庫内温度設定が低く設定された場合には、通電率を延長する自動制御が入る。さらに前記防滴ヒータ自動制御によるヒータ設定値を表示基板４６により手動で切り替えることで、設置環境と客先ニーズに合わせて発汗防止と省エネをバランスよく行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、結露防止用ヒータを備えた冷蔵庫に関するものである。

従来の家庭用冷蔵庫では、冷凍室、冷蔵室等の各庫室の開口周縁部に冷凍サイクルにおける高温高圧のパイプを張り巡らせて、冷却運転時の前記高温高圧パイプからの発熱により、前記開口周縁部の結露を防止している。しかし冷蔵庫の周囲温度と相対湿度との関係により、前記開口周縁部で結露しない条件下であっても、冷凍サイクルが稼動すれば前記高温高圧パイプからの発熱があり、この発熱が熱負荷となって庫内温度が上昇するという課題があった。

そこで高温高圧パイプの代わりに、前記開口周縁部に防滴用のヒータを張り巡らせるとともに、冷蔵庫の周辺相対湿度を検知し、その相対湿度において、庫室の開口周縁部が発露条件下にあるか否かを判断し、発露条件下にある場合のみ前記防滴ヒータに通電して結露を防止する手段が検討されている（例えば、特許文献１参照）。

以下、図面を参照しながら上記従来の冷蔵庫を説明する。

図５は特許文献１に記載された従来の冷蔵庫の防滴ヒータ配置図、図６は防滴ヒータ制御回路図である。

図４、図５に示すように、冷蔵庫１は、庫内仕切り壁により冷蔵室２、冷凍室３、野菜室４に区分けされており、前記各庫室の開口周縁部に結露を防止するための冷蔵室用防滴ヒータ５、冷凍室用防滴ヒータ６、野菜室用防滴ヒータ７が配置されている。また前記防滴ヒータの制御部は、図６の冷蔵庫周辺の相対湿度を検知する湿度センサ８、防適ヒータの制御テーブルを記録しているマイコン９、防滴ヒータのオンオフを切り替える冷蔵室用制御リレー１０、冷凍室用制御リレー１１、野菜室用制御リレー１２、防滴ヒータに電流を供給する電源１３から構成されている。

次に防滴ヒータの制御について説明する。湿度センサ８により冷蔵庫周辺の相対湿度を検知してマイコン９に検知データを送る。マイコン９では前記検知湿度から予め記憶している周囲温度と湿度を基にしたテーブルデータにて発露条件にあるか否かを判断して、発露条件下であれば冷蔵室用制御リレー１０、冷凍室用制御リレー１１および野菜室用制御リレー１２により、各庫室の開口周縁部に設けた防滴ヒータを一定時間通電させる。また前記通電時間は、マイコン９に予め記憶させておいた制御テーブルに合わせて行う。

前記制御テーブルにおいて、結露しやすい部分の通電時間を長く、発汗しにくい部分では通電時間を短く設定することで、発汗を防止しながら不要な部分のヒータ入力を削減することができる。さらに庫内の設定温度が低温側に設定された場合には、前記庫室の防滴ヒータ通電時間を延長することにより、庫内温度が低下して同じ条件下でも発汗しやすい状態においても開口周縁部の温度を上げて発汗しないように対応することができる。
特開平１１−１６６７８４号公報

しかしながら、上記従来の冷蔵庫は、湿度センサにより防滴ヒータを制御することから前記湿度センサの径時劣化に対する耐久性と精度を保証しなければならない。特に業務用冷蔵庫の設置環境では、厨房などの空気中に油等を多く含んだ場所もあり、家庭用冷蔵庫の設置環境よりも耐久性と精度に優れた湿度センサが必要となり、前記湿度センサのコストが高騰してしまうという課題が発生する。

また従来の防滴ヒータ制御においては、発露条件は周囲温度における規定の湿度を基に決めている。前記規定湿度は、家庭用冷蔵庫の設置環境において、通常運転状態で絶対発汗させないことを前提に設定している。しかし業務用冷蔵庫の設置環境は、家庭用冷蔵庫の設置環境よりも多様である。

例えば、厨房環境のようなほとんど多湿高温状態な設置環境もあれば、幼稚園や病院のような家庭用冷蔵庫の設置環境とほぼ同等な環境もある。この場合、最悪環境を想定して防滴ヒータ制御を決めた場合には、前記家庭用と変わらない環境においては不要なヒータ入力が多くなり、必要以上の消費電力量となってしまう。

また同様に業務用冷蔵庫においては、客先ニーズも多様である。例えば、設置環境が厨房等においては冷蔵庫が発汗したとしても掃除の際に水を流すため特に問題はなく、逆に電気代を抑えるために防滴ヒータの入力を最小限にしたいというニーズもあれば、設置環境が家庭用冷蔵庫と変わらないため、発汗してその水が床にたまるような状態では床の耐久性や衛生上の問題が発生してしまうのでどのような条件でも発汗を防止したいというニーズもある。前記ニーズを満足するためには、客先に合わせてオーダーメイドで防滴ヒータを変更しなければならず、仕様が煩雑となり、製造工程でのロスが多大となる。

また冷蔵庫の断熱筐体のバラツキにより、同じ設置環境、同条件下において、同じ防滴ヒータの通電率でも発汗する商品がでてくる。そのクレーム対応において、最悪商品交換が必要となり大きなロスコストを生じてしまう。またバラツキを考慮した防滴ヒータ制御を設定した場合には、防滴ヒータの通電率が大きくなり消費電力量が増大してしまう。

このように多様な設置環境、客先ニーズ、商品のバラツキ等を満足するためには、防滴ヒータの制御が一種類では不十分である。

上記従来の課題を解決するために、本発明の冷蔵庫は、周囲温度および冷蔵庫の設定温度によって防滴ヒータを自動で制御するのに加えて、設置環境および客先ニーズに合わせて、前記防滴ヒータ自動制御の設定を切り替えることができる手段を設けたものである。

これによって、設置環境に合わせた最適なヒータ通電率に設定することができ不要なヒータ入力を削減することができる。また防滴ヒータ自動制御を切り替えることにより、多様な客先ニーズを満足することができる。さらに断熱筐体のバラツキにより、冷蔵庫に発汗を生じてしまう商品に対しても、商品交換をすることなく防滴ヒータ自動制御の切り替えで対応することができる。

本発明の冷蔵庫は、冷蔵庫の発汗に対して多様な設置環境および客先ニーズ、断熱筐体のバラツキに対応することができ、かつ不要な防滴ヒータの入力を削減することで省エネを実現させることができる。

本発明の請求項１に記載の発明は、各庫室の開口周縁部に設けた結露を防止する防滴ヒータと、冷蔵庫周辺の外気温を検出する外気温センサと、庫内温度を設定できる操作基板と、外気温と庫内設定温度から防滴ヒータの発熱量を自動で制御する防滴ヒータ自動制御を備えた冷蔵庫で、前記防滴ヒータ自動制御を切り替えることで、冷蔵庫の発汗に対して多様な設置環境および客先ニーズ、断熱筐体のバラツキに対応することができ、かつ不要な防滴ヒータの入力を削減することで省エネを実現させることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１の発明において、さらに防滴ヒータ自動制御を表示基板等により手動で簡易に切り替えることができるので、冷蔵庫の設置完了後においても、設置環境および客先ニーズに合わせた防滴ヒータ自動制御を選択することができる。さらに発汗クレームに対しても商品交換することなく、その場で対応することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、さらに防滴ヒータ自動制御における水準を、少なくとも外気温で３水準、庫内設定温度で２水準によって制御することで、各外気温および庫内設定温度において適正な防滴ヒータ制御を行うことで不要なヒータ入力を削減することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明において、さらに防滴ヒータ自動制御の切り替えによるヒータ発熱量は、各外気温における任意の湿度条件で発汗しないように設定することにより、湿度が時間的に変化する冷蔵庫設置環境においても適正な防滴ヒータ自動制御を選択することで、消費電力量を最小限に抑えることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかの発明において、さらに最も発汗しやすい条件における水準で、防滴ヒータ自動制御を入力設定値が最大となる制御に切り替えた場合に防滴ヒータの通電率が１００％となるようにヒータを選定し、その他の条件では機械式リレーによって通電率をかえてヒータ入力値を調整することで、防滴ヒータの自体を切り替えることなく発熱量を変化させることができるので、ヒータ仕様を簡素化することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図1は、本実施の形態1による冷蔵庫の正面図、図２は図1のＡ-Ａ‘断面図、図３は同実施の形態の冷蔵庫の防滴ヒータ配置図、図４は同実施の形態の冷蔵庫の防滴ヒータ自動制御による庫内設定温度を冷蔵室５℃、冷凍室-２０℃にした場合の各外気温別防滴ヒータ総入力値を示す図である。

図１および図２に示すように、本発明の実施の形態1の冷蔵庫１４は、２つの別々の冷凍サイクルから成り立っており、第1冷凍サイクルを構成する第1圧縮機１５、第１凝縮器１６、第１蒸発器１７、第１キャピラリーチューブ（図示せず）、第１凝縮器ファン１８、第１蒸発器ファン１９と、第２冷凍サイクルを構成する第２圧縮機２０、第２凝縮器２１、第２蒸発器２２、第２キャピラリーチューブ（図示せず）、第２凝縮器ファン２３、第２蒸発器ファン２４と、断熱箱体２５と、庫内仕切り壁により区画された庫室２６と、庫室の前面に配置した断熱扉２７、断熱扉の取っ手２８と、断熱箱体２５と断熱扉２７の間の隙間をシールするガスケット２９と、各庫室に配置された調整棚３０と、調整棚を支えるアングルフレーム３１と、各庫室の開口周縁部に配置した結露を防止する防滴ヒータ３２と、除霜水を外部に排水する排水ドレンホース３３と、冷却ユニットを上下に配置したユニットベース３４から構成される。

ユニットベース３４は断熱箱体２５から取り外し可能な構造になっており、また圧縮機等の冷凍サイクルを構成する部品の全てがユニットベース３４に取り付けられているため同実施の形態1の冷蔵庫は冷却ユニットが交換可能である。業務用冷蔵庫においては、たいてい同実施の形態1の冷蔵庫と同様の構造を採用しており、家庭用冷蔵庫のように断熱箱体内に凝縮配管を埋め込んで開口周縁部の結露防止することができない。そのため開口周縁部に防滴ヒータ３２を配置してヒータ発熱によって結露を防止している。

冷蔵庫１４のレイアウトは、４つの庫室の中で右上の庫室が他室と区分けされており、第２冷凍サイクルによって室温-１５℃から-２５℃に設定できる冷凍室となっている。
他の庫室は庫内でつながっており、第１冷凍サイクルによって室温１５℃から-５℃まで設定できる冷蔵室となっている。

以上のように構成された冷蔵庫の第１冷凍サイクルの動作について説明する。

冷蔵庫１４の冷蔵室に分類される庫室２６の温度が、外気からの侵入熱および断熱扉２７の開閉などにより昇温して、庫内温度センサ（図示せず）がＯＮ温度以上になると、第１圧縮機１５が起動し冷蔵室の冷却が開始される。第１圧縮機１５から吐出された高温高圧の冷媒は、第１凝縮器１６で第１凝縮器ファン１８により送られてくる空気により冷却されて液化して、第１キャピラリチューブにより減圧される。そして第１蒸発器１７内に流入し、第１蒸発器ファン１９により送られてきた庫内空気と熱交換することにより気化し庫内空気を冷却して、第１圧縮機１５へと還流する。庫室２６内の空気が冷却されて庫内温度センサの温度がＯＦＦ温度以下になった場合に、第１圧縮機１５の運転が停止し、庫室２６の冷却が終了する。

また第２冷凍サイクルの動作についても、第１冷凍サイクルと同様の動作で行われ右上の庫室に配置した冷凍室を冷却する。

冷蔵庫１４の庫内が冷却されると、断熱箱体２５および断熱扉２７は外気との断熱がされているため表面温度は外気温と同等程度に保たれるが、断熱箱体２５と断熱扉２７のはいだには位置されているガスケット２９およびガスケット２９によりシールされている庫室２６の開口部周縁部の温度は外気温よりも低下する。

そのため周囲の湿度によっては結露してしまい、発汗がひどい場合には床に結露水が落下して水たまりを生じて、床の腐食等の問題が発生する。同実施の形態１の冷蔵庫では、シール部周辺の発汗を防止するために開口部周縁部に防滴ヒータ３２を配置している。

以下に防滴ヒータ３２の詳細について図３を用いて説明する。

図３に示すように、防滴ヒータ３２は、断熱箱体２５の開口周縁部、断熱箱体２５の立て仕切りであるバーチカルレール３５、バーチカルレール３５の左側に配される横仕切りの左クロスレール３６、右側に配した右クロスレール３７の中に埋め込まれている。またヒータは、断熱箱体２５の右側面に配置されたＡヒータ３８、バーチカルレール３５内に配置されたＢヒータ３９、断熱箱体２５の左側面に配置されたＣヒータ４０、断熱箱体２５の上面に配置されたＤヒータ４１、左クロスレール３６内に配置されたＥヒータ４２、右クロスレール３７内に配置されたＦヒータ４３、断熱箱体２５の下面に配置されたＧヒータ４４に分けられる。

各ヒータは並列に制御基板に接続されて、各ヒータのリレー（図示せず）により制御される。ただし、Ｄヒータ４１とＧヒータ４４は制御基板に入る前に接続され、同じリレーにより制御されている。また冷蔵庫の周囲温度を検知する外気温センサ４５と、庫内温度を設定する表示基板４６からの信号により防滴ヒータ３２は自動制御される。

（表1）に各ヒータの容量および外気温と庫内設定温度を基準とした制御テーブルを示す。

（表１）内に示されているヒータ発熱量設定値は、各外気温において開口周縁部の温度が外気温以上になるように設定（図４の強設定）してある。

前記制御テープルの基準として、外気温度を２０℃以下の低外気温度帯と２０℃から３０℃までの中外気温帯と３０℃以上の高外気温帯に分けている。また庫内設定温度を冷蔵室設定温度が-５℃から0℃または冷凍室設定温度が-２１℃から-２５℃である場合と、冷蔵室設定温度が１℃から１５℃または冷凍室設定温度が-１５℃から-２０℃である場合の二つの基準を設けてある。

従来の冷蔵庫においては、外気温度が最高で庫内設定温度が最低となる条件におけるヒータ制御で常時通電を行っていた。しかしこのような制御では、条件によって（表1）から分かるように１０Ｗから２０Ｗ近くの不要なヒータ入力が発生してしまう。

本実施の形態1の防滴ヒータ自動制御では、外気温および庫内温度設定で分割した制御テーブルを設定することにより、外気温と庫内温度設定が変化した場合にも自動でヒータ通電率が変更して、最小限のヒータ入力で開口周縁部の温度を外気温同等にすることができる。

また（表1）は同実施の形態1の冷蔵庫の設定値であり、冷蔵庫の大きさ等により変更可能な値である。

なお（表1）の基準は、制御の簡便性を考慮して外気温を３基準、庫内設定温度を２基準としたが、これらの基準を増やすことも可能である。その場合には、より細かいヒータ入力を設定でき、無駄なヒータ入力を削減することができる。

またヒータの共有化のため、ＡヒータとＣヒータ、ＤヒータとＧヒータ、ＥヒータとＦヒータは同じヒータ容量にして通電率で対応している。このようにヒータ種類を同じにして共有化することでコストを削減することができる。

図４の強設定、中設定、弱設定のヒータ制御の決め方について以下に説明する。

強設定とは、前述したように各外気温度で開口周縁部の温度が外気温同等以上になるように設定してある。また中設定とは、開口周縁部の温度が各外気温度における湿度８５％の露点温度以上となるように設定してある。また弱設定とは、開口周縁部の温度が各外気温度における湿度７５％の露点温度以上となるように設定してある。（表1）において冷蔵室が５℃、冷凍室が-２０℃に設定されている時のヒータ入力値をグラフ化すると図４の強設定となる。

（表1）の外気温度および庫内温度による防滴ヒータの制御は自動で行われるが、図４に示される強、中、弱の設定は表示基板４６により手動で切り替えることができる。また前記切り替えスイッチ（図示無し）には、防滴ヒータを切るモードも入っている。

上記のように、表示基板にて防滴ヒータ自動制御を切り替えることができるので、設置環境により湿度が７５％以下の乾燥した条件では、防滴ヒータ制御を弱設定とすることでヒータの入力を抑えて省エネができる。また８５％以上の多湿な条件で発汗を抑制したい場合には、中もしくは強設定にすることで結露を防止することができる。

また年間を通して、高温多湿条件となる６〜９月には中もしくは強設定にしておき、乾燥する冬季には防滴ヒータを弱設定もしくは切りにすることで、発汗を抑制しながら年間消費電力量を削減することができる。

また高温多湿な条件であるが、床に水が常に流れているような厨房環境においては、冷蔵庫表面にいくらか発汗してもかまわない場合には、設定を弱設定もしくは切りにすることで冷蔵庫の消費電力量を抑えることができる。また設置環境が人目の触れる場所で、どのような条件でもわずかな発汗すら許されない場合には、強設定にすることでどのような条件下でもほぼ１００％結露を防止できる。

また断熱箱体２５において、筐体フランジ部のウレタン未充填による断熱性能劣化や、防滴ヒータ３２の貼り付け不良によるヒータ温度上昇不十分等のバラツキが発生する可能性がある。そのバラツキを含んだ箱体では、通常の箱体では発汗しない条件でも結露を生じてしまう。その対応として従来では商品交換を行うしかなかったが、本実施の形態１の冷蔵庫では防滴ヒータの設定を上位の設定に切り替えるだけで対応することができる。さらに現場ですぐに対応できるということで、お客様にかける迷惑を最小限にすることができる。

なお本実施の形態１では、１室冷凍のタイプの冷蔵庫であるが、２室冷凍、全室冷凍のタイプの冷蔵庫であっても、防滴ヒータの配置を同じにして制御テーブルの設定値を変更するだけで対応できるため、機種展開が容易である。

本発明にかかる冷蔵庫は、冷蔵庫表面の発汗に対して、外気温度および庫内設定温度に対しては自動制御で対応し、商品のバラツキによる異常現象やお客様の特別な要望に対しては手動切り替えにより対応しているため、多様な設置環境および客先ニーズを満足しなければならない業務用大型冷蔵庫やショーケースなどの業務用機器として適用できる。

本発明の実施の形態1による冷蔵庫の正面図 本発明の同実施の形態による冷蔵庫のＡ-Ａ‘断面図 本発明の同実施の形態による冷蔵庫の防滴ヒータ配置図 本発明の同実施の形態による各外気温別防滴ヒータ総入力値を示す図 従来の冷蔵庫の防滴ヒータ配置図 従来の冷蔵庫の防滴ヒータ制御回路図

符号の説明

１４ 冷蔵庫
２６ 庫室
３２ 防滴ヒータ
４５ 外気温センサ
４６ 表示基板

Claims (5)

1. 各庫室の開口周縁部に設けた結露を防止する防滴ヒータと、冷蔵庫周辺の外気温を検出する外気温センサと、庫内温度を設定できる操作基板と、外気温と庫内設定温度から防滴ヒータの発熱量を自動で制御する防滴ヒータ自動制御を備えた冷蔵庫で、前記防滴ヒータ自動制御を切り替えることができることを特徴とする冷蔵庫。
2. 防滴ヒータ自動制御を表示基板等により手動で簡易に切り替えができることを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
3. 防滴ヒータ自動制御における水準を、少なくとも外気温で３水準、庫内設定温度で２水準によって制御することを特徴とした請求項１または２に記載の冷蔵庫。
4. 防滴ヒータ自動制御の切り替えによるヒータ発熱量は、各外気温における任意の湿度条件で発汗しないように設定したことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
5. 最も発汗しやすい条件における水準で防滴ヒータ自動制御を入力設定値が最大となる制御に切り替えた場合に、防滴ヒータの通電率が１００％となるようにヒータを選定し、その他の条件では機械式リレーによって通電率をかえてヒータ入力値を調整することを特徴とした請求項１から４のいずれか一項に記載の冷蔵庫。

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