JP2005226863A - 冷凍冷蔵ユニット及びこれを用いた冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】冷蔵庫各部の温度検出器が故障した場合でも、冷蔵庫内を冷却状態に保持できる冷凍冷蔵ユニットを備えた冷蔵庫を提供する。
【解決手段】庫内温度検出器１３が故障した場合、圧縮機１と凝縮器ファン６と蒸発器ファン７を、庫内設定温度と外気温度により緊急運転手段２７に予め設定された運転状態で駆動し、庫内温度検出器１３の異常を検出する庫内温度検出器異常検出手段２１と、凝縮温度検出器１４の異常を検出する凝縮温度検出器異常検出手段２２と、除霜終了検出器１５の異常を検出する除霜終了検出器異常検出手段２３と、外気温度検出器１６の異常を検出する外気温度検出器異常検出手段２４とを備え、庫内温度上昇による保存食品の腐敗や、庫内過冷却による凍結による損失を防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍冷蔵ユニット及びこれを用いた冷蔵庫に関するものである。

近年の冷蔵庫のほとんどが、マイクロコンピュータを用いた電子制御のため、庫内温度等の検出は、温度検出用のサーミスタを用いることが一般化しており、主に飲食店等にて使用される大型の業務用冷蔵庫においても例外でない。この温度検出用のサーミスタが故障した場合、圧縮機が連続停止状態となり庫内温度が上昇、または連続運転による過冷却状態が発生する。そこで、業務用冷蔵庫においては、保存された多量の食品の腐敗または凍結による損失を回避するための制御が非常に重要な技術である。

従来の冷蔵庫としては、冷蔵庫内の温度検出器が故障した場合、圧縮機およびモータダンパの駆動を庫内温度による制御から、あらかじめ設定されてあるタイムパターンによりオン・オフ制御することにより庫内温度の過冷却による食品の凍結または、庫内温度上昇による食品の腐敗を防止すると共に、故障表示を行うようにしたもの（例えば、特許文献１参照）がある。

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６は、従来の冷蔵庫の制御ブロック図である。図６に示すように従来の冷蔵庫は、圧縮機１０１と、庫内温度検出手段１０２と、Ａ／Ｄ変換部１０３と、比較回路部１０４と、制御部１０５と設定温度の記憶部１０６と駆動部１０７とタイムパターンデータの記憶部１０８と、故障表示部１０９とから構成されている。

以上のように構成された冷蔵庫について、以下その動作を説明する。

庫内温度検出手段1０２は図７の（Ａ）に示されるような温度検出センサ（サーミスタ）Ｒ１と分圧用の抵抗Ｒ２とで構成されており、その出力端Ａからの出力電圧はＡ／Ｄ変換部１０３でＡ／Ｄ変換されたのち、比較回路部１０４と制御部１０５とに入力される。比較回路部１０４に入力された検出データは記憶部１０６に記憶されている庫内温度の設定値と比較され、その比較結果は制御部１０５に入力される。すると、この制御部１０５はその比較結果に基づいて、例えば庫内温度が記憶部１０６に記憶されていた設定温度よりも高くなっていた場合には駆動部１０７を制御して圧縮機１０１を運転し、逆に庫内温度が設定温度よりも低くなっていた場合には圧縮機１０１の運転を停止させ、庫内温度を設定温度に近づけるように制御している。

１０８はタイムパターンデータの記憶部で、この記憶部１０８に記憶されているタイムパターンデータは例えば電気冷蔵庫が正常な状態で、かつ、周囲温度が２５℃の時に繰り返される圧縮機１０１の運転時間Ｔ１と、停止時間Ｔ２とをパターン化したものである。このタイムパターンデータは庫内温度検出手段１０２が正常な働きを維持している限りにおいては制御部に呼び込まれることはなく、庫内温度検出手段１０２の温度検出センサ（サーミスタ）Ｒ１が断線したりまたは、短絡したりして圧縮機１０１がＯＮ状態のままになったり、逆にＯＦＦ状態のままになったりしたときに初めて使用されるデータである。

図７の（Ｂ）は庫内温度検出手段１０２の出力電圧特性を表しており、図において、使用温度範囲とは電気冷蔵庫に電源が投入されているときに考えられる温度検出センサ（サーミスタ）Ｒ１の周囲温度で、例えば冷凍室１用のものではー４０℃〜＋５０℃程度の範囲である。Ａ／Ｄ変換部１０３の変換範囲を０〜５Ｖとした場合、この使用温度範囲ではＡ／Ｄ変換の結果が最小値または最大値とならないように分圧用抵抗Ｒ２の抵抗値が選定されている。

ところで、庫内温度検出手段１０２において、もしも、温度検出センサ（サーミスタ）Ｒ１が断線すれば出力電圧は最小値（０Ｖ）となるため圧縮機12の運転は停止され、また、温度検出センサ（サーミスタ）Ｒ１が短絡すれば出力電圧値は最大値（５Ｖ）となるため圧縮機12は連続運転状態となる。

しかし、制御部１０５にはこのような出力電圧の異常値を判定するプログラムが設定されていて、これらの異常値が見つかると庫内温度検出手段１０２の出力変化を利用して圧縮機１０１等を制御する本来の制御を停止し、代わりに、圧縮機１０１を記憶部１０８に記憶させているタイムパターンデータに基づいてＯＮ，ＯＦＦ制御すると共に、故障表示部21に故障表示を行うようになっている。このように庫内温度検出手段１０２の故障時にタイムパターンデータにより応急運転を行えば庫内に収容されている食品等の腐敗や凍結を防止できる。
実開平５−１０９７８号公報

しかしながら、上記の構成は、冷蔵庫内の温度検出手段に異常が発生した場合、圧縮機をあらかじめ設定されたタイムパターンによりＯＮ，ＯＦＦするが、庫内に冷気を循環するための送風機は駆動出来ないため庫内温度を上昇の抑制には不十分である。さらに圧縮機のＯＮ、ＯＦＦの制御であるため、インダクションモータを搭載した速度一定の圧縮機には適用出来るが、圧縮機の回転速度を可変出来るインバータ圧縮機では、何回転で駆動するのか不明であるため実用は不可能であるという欠点があった。

また、圧縮機を一定速、一定時間間隔でｏｎ、ｏｆｆした場合、凝縮器温度が異常上昇した場合、圧縮機の温度も上昇するため、圧縮機の故障に至るという危険性があった。さらに上記の構成では、冷蔵庫が設置された、環境の外気温度によらず、常に一定周期で圧縮機を駆動および停止を行う為、低外気温度環境では、庫内が過冷却となり、高外気温度環境では、鈍冷状態となる可能性があった。

さらに飲食店舗等で主に使用される業務用冷蔵庫に関しては、特に冷蔵室の設定温度範囲が広く（例えばー５℃から＋１５℃）上記構成では、設定温度に関係なく圧縮機を一定周期で駆動および停止を行うため、使用者が意図した庫内の設定温度に近い庫内温度の実現が困難であった。

本発明は、従来の課題を解決するもので、庫内温度検出器が故障した場合、冷蔵庫の設置環境の外気温度と、冷蔵庫内の設定温度により、あらかじめ設定された状態にて圧縮機と蒸発器ファンと凝縮器ファンを駆動する為、庫内温度検出器が故障した場合でも冷蔵庫内温度の上昇および過冷却による食品の腐敗または凍結による損失を防止はもちろんのこと、設定温度に近い庫内温度が実現できるため庫内温度検出器が故障した場合でも貯蔵食品の保鮮性を向上することと、凝縮温度が高い場合、圧縮機の最高回転数を制限するので、圧縮機の故障も防止できる冷凍冷蔵ユニット及びこれを用いた冷蔵庫を提供することを目的とする。

また、上記構成は、除霜終了検出器が故障した場合、除霜が終了せず庫内温度が極端に上昇してしまう、あるいは除霜制御が行われず蒸発器に付着する霜の増加により庫内冷却能力が低下してしまう欠点があった。

本発明の他の目的は、除霜終了検出器が故障した場合でも、必要以上の長時間の除霜による庫内温度上昇の防止、あるいは除霜制御が行われない為の冷却能力低下を抑制することを目的とする。

また、上記従来の構成は、凝縮器に取り付けられ凝縮温度の異常上昇を監視する凝縮温度検出器が故障した場合、凝縮温度の異常上昇監視出来ないため、凝縮温度が異常に高い状態で圧縮機を運転する危険性があり、圧縮機の故障に至るという問題があった。さらに、凝縮温度が高い状態で圧縮機を低回転で駆動したとき、圧縮機が脱調し停止することで、庫内温度が上昇してしまうという問題があった。

本発明の他の目的は凝縮温度検出器が故障した場合、庫内温度の上昇を抑制するとともに、圧縮機の故障の防止と、圧縮機の脱調での停止による庫内温度上昇を防止することを目的とする。

さらに、上記従来の構成は、冷蔵庫が設置された外気温度と庫内内温度差の影響で冷蔵庫壁の発汗を防止するために設けた発汗防止ヒータのＯＮ、ＯＦＦを制御する場合、外気温度検出器が解放故障した場合、ヒータが常にＯＦＦ状態となり、冷蔵庫壁が発汗してしまうという欠点があった。

本発明の他の目的は、冷蔵庫設置環境外気温度を検出する外気温度検出器が解放故障した場合でも冷蔵庫外壁の発汗を防止することを目的とする。

さらに、上記従来の構成では庫内温度検出手段が故障した場合、故障表示を行い使用者に警告を行うが、他の温度検出器が故障した場合は故障表示を出来ないため、凝縮温度検出器や除霜終了検出器、外気温度検出器が故障した場合、使用者が気づきにくいという欠点があった。

本発明の他の目的は、あらゆる温度検出器が故障した場合、故障した温度検出器を特定し、使用者に知らせる事が出来るため、速やかな修理依頼が可能となり、またさらに修理依頼の際、どの温度検出器が故障したかを告げることができ、修理時間を短縮できスムーズな対応が可能となり、メンテナンス性を向上することが出来る。

上記課題を解決するため、本発明は、冷蔵庫の庫内温度を検出する庫内温度検出器と、冷凍サイクルの凝縮器に取り付けられ冷媒の凝縮温度を検出する凝縮温度検出器と、蒸発器または蒸発器近傍に設置し除霜終了を検出する除霜終了検出器と、冷蔵庫の設置雰囲気温度を検出する外気温度検出器とを備えた冷凍冷蔵ユニットで、前記各温度検出器により検出した温度に基づいて圧縮機、蒸発器ファン、凝縮器ファン、除霜ヒータ、発汗防止ヒータ等の運転状態を決定する運転状態決定手段と、前記庫内温度検出器の異常を検出する庫内温度検出器異常検出手段と、前記凝縮温度検出器の異常を検出する凝縮温度検出器異常検出手段と、前記除霜終了検出器の異常を検出する除霜終了検出器異常検出手段と、前記外気温度検出器の異常を検出する外気温度検出器異常検出手段とを備え、前記各温度検出器のうち少なくとも１つが異常を検出したとき、緊急運転を行う緊急運転手段を有し、前記運転状態決定手段と前記緊急運転手段とを切り替える制御切替手段とを有するので、各温度検出器に異常が発生した場合でも、緊急運転を行うことで、冷蔵庫庫内の過冷却による食品の凍結や、庫内温度上昇による食品の腐敗による損失を防止することができる。

本発明によれば、冷蔵庫の庫内温度を検出する庫内温度検出器と、冷凍サイクルの凝縮器に取り付けられ可燃性冷媒の凝縮温度を検出する凝縮温度検出器と、蒸発器または蒸発器近傍に設置し除霜終了を検出する除霜終了検出器と、冷蔵庫の設置雰囲気温度を検出する外気温度検出器とを備えた冷凍冷蔵ユニットで、前記各温度検出器により検出した温度に基づいて圧縮機、蒸発器ファン、凝縮器ファン、除霜ヒータ、発汗防止ヒータ等の運転状態を決定する運転状態決定手段と、前記庫内温度検出器の異常を検出する庫内温度検出器異常検出手段と、前記凝縮温度検出器の異常を検出する凝縮温度検出器異常検出手段と、前記除霜終了検出器の異常を検出する除霜終了検出器異常検出手段と、前記外気温度検出器の異常を検出する外気温度検出器異常検出手段とを備え、前記各温度検出器のうち少なくとも１つが異常を検出したとき、緊急運転を行う緊急運転手段を有し、前記運転状態決定手段と前記緊急運転手段とを切り替える制御切替手段とを有するので、各温度検出器に異常が発生した場合でも、緊急運転を行うことで、冷蔵庫庫内の過冷却による食品の凍結や、庫内温度上昇による食品の腐敗を防止することができる。

請求項１に記載の発明は、冷蔵庫の庫内温度を検出する庫内温度検出器と、冷凍サイクルの凝縮器に取り付けられ冷媒の凝縮温度を検出する凝縮温度検出器と、蒸発器または蒸発器近傍に設置し除霜終了を検出する除霜終了検出器と、冷蔵庫の設置雰囲気温度を検出する外気温度検出器とを備えた冷凍冷蔵ユニットで、前記各温度検出器により検出した温度に基づいて圧縮機、蒸発器ファン、凝縮器ファン、除霜ヒータ、発汗防止ヒータ等の運転状態を決定する運転状態決定手段と、前記庫内温度検出器の異常を検出する庫内温度検出器異常検出手段と、前記凝縮温度検出器の異常を検出する凝縮温度検出器異常検出手段と、前記除霜終了検出器の異常を検出する除霜終了検出器異常検出手段と、前記外気温度検出器の異常を検出する外気温度検出器異常検出手段とを備え、前記各温度検出器のうち少なくとも１つが異常を検出したとき、緊急運転を行う緊急運転手段を有し、前記運転状態決定手段と前記緊急運転手段とを切り替える制御切替手段とを有するので、各温度検出器に異常が発生した場合でも、緊急運転を行うことで、冷蔵庫庫内の過冷却による食品の凍結や、庫内温度上昇による食品の腐敗による損失を防止することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に、庫内温度検出器の異常を検出した時は、制御切替手段により緊急運転手段を選択し、圧縮機、蒸発器ファン、凝縮器ファンを外気温度検出器により検出した外気温度と庫内設定温度により既定の状態で駆動する為、庫内温度検出器の異常時でも、冷蔵庫内温度の上昇および過冷却を防止はもちろんのこと、設定温度に近い庫内温度が実現できるため、貯蔵食品の保鮮性を向上したものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１および請求項２に記載の発明に、凝縮温度検出器異常検出手段により凝縮温度検出器の異常を検出したとき、制御切替手段により緊急運転手段を選択し、前記緊急運転手段による圧縮機の最高回転数を通常運転時よりも低い回転数に制限したので、凝縮温度検出器が故障した場合、凝縮温度の上昇を抑制した運転を行う上で、最大限の冷却性能を確保した運転を行うことで圧縮機の故障と庫内温度の上昇を抑制した運転を行うことを目的とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３に記載の発明に、凝縮温度検出器異常検出手段により凝縮温度検出器の異常を検出したとき、制御切替手段により緊急運転手段を選択し、前記緊急運転手段により圧縮機回転数の最低回転数を通常運転時よりも高い回転数に制限したため、凝縮温度検出器が故障中で、凝縮温度が高く圧縮機吸入圧力が高い高負荷状態で圧縮機の低回転駆動を抑制するため、脱調による圧縮機停止を回避し、圧縮機停止による庫内温度上昇を防止することを目的とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４に記載の発明に、凝縮温度検出器異常検出手段により、凝縮温度検出器の異常を検出したとき、制御切替手段により緊急運転手段を選択し、凝縮器ファンを通常運転時より高速駆動するもので、凝縮温度検出器が故障したとき、凝縮器ファンを高速駆動することで、凝縮器の放熱を促進し、圧縮機の温度上昇を抑制するため、圧縮機の故障を防止できる。

請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５に記載の発明に、除霜終了検出器異常検出手段により除霜終了検出器の異常を検出したとき、制御切替手段により緊急運転手段を選択し、除霜開始から予め設定された時間が経過したときに除霜を終了することにより、蒸発器に付着した霜による冷却能力の低下や、除霜が終了せず庫内の温度が極端に上昇することを防止できる。

請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項５に記載の発明に、除霜終了検出器異常検出手段により除霜終了検出器の異常を検出したとき、制御切替手段により緊急運転手段を選択し、庫内温度検出器により検出した温度があらかじめ設定された温度以上に上昇したとき、除霜を終了するようにしたので、除霜が終了せず庫内温度が極端に上昇してしまう、あるいは除霜制御が行われず蒸発器に付着する霜の増加により庫内冷却能力が低下による庫内の鈍冷現象を防止することが出来るとともに、庫内温度検出器により検出した温度を基に除霜終了温度を決定できるので、除霜終了温度検出器が故障した場合でも、的確な除霜終タイミングを得ることができる。

請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７に記載の発明に、外気温度検出器異常検出手段により外気温度検出器の異常を検出したとき、制御切替手段により緊急運転手段を選択し、発汗防止ヒータの通電率を最大通電率とする緊急運転を行うことにより、外気温度検出器が解放故障した場合でも冷蔵庫外壁の発汗を防止することが可能となる。

請求項９に記載の発明は、請求項１から請求項７に記載の発明に、外気温度検出器異常検出手段により外気温度検出器の異常を検出したとき、制御切替手段により緊急運転手段を選択し、除霜終了直後の凝縮温度検出器により検出した温度をもとに、発汗防止ヒータの通電率を決定する様にしたので、外気温度検出器が故障した場合でも、凝縮温度検出器により実際の外気温度に近い温度を検出することが可能となるため、冷蔵庫外壁の発汗の防止はもちろん、外気温度に対する発汗防止ヒータの運転を、最適な通電率に近い運転で制御出来るため、消費電力増大を抑制する事ができる。

請求項１０に記載の発明は、請求項１から請求項９に記載の発明に、冷蔵庫の運転状態を表示する表示手段を有し、各温度検出器の異常を検出した場合は、異常状態のある温度検出器を特定して異常表示する事で、冷蔵庫が緊急運転状態の場合、緊急運転であることを警告表示するようにしたので、冷蔵庫の使用者は、冷蔵庫が異常状態であり緊急運転状態であることを認識できるため、修理依頼等の速やかな対応が可能となる。さらには、異常状態にある温度検出器を特定出来るため、修理依頼の際、どの温度検出器が故障したかを告げることができ、また修理者も、どの温度検出器が故障しているかをすぐ認識出来るため、修理時間を短縮できスムーズな対応が可能となる。

請求項１１に記載の発明は、請求項１から請求項１０に記載の発明に冷凍冷蔵ユニットを冷蔵庫本体上部または側部に着脱自在に配置し、冷媒として可燃性冷媒を使用したものであり、冷凍冷蔵ユニットを取り外して修理作業を行うことができる。

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、従来と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。また、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は本発明の実施の形態１による冷凍冷蔵ユニット及びこれを用いた冷蔵庫のブロック図であり、図２は本発明の実施の形態１による冷蔵庫の冷却サイクルの構成図である。また、図３は、本発明の実施の形態１による冷蔵庫の概略構成図である。

図２に示すように、本発明の冷蔵庫の冷却サイクルは、ガス状の冷媒を圧縮するブラシレスＤＣモータを使用した駆動速度が可変出来るインバータ圧縮機１と、ガス状の可燃性冷媒（例えばＲ６００ａやＲ２９０）を凝縮する凝縮器２、液冷媒の圧力を減圧する毛細管３および液状の冷媒を蒸発させることで冷蔵庫内の食品を保存する貯蔵室４を冷却させる蒸発器５とから構成されている。また凝縮器ファンは前記凝縮器２を冷却することにより、圧縮機１により送られた高温のガス冷媒を冷却する事で、冷媒の凝縮を促進させるものである。

蒸発器ファン７は、前記冷蔵庫庫内の蒸発器の近傍に設置することで、前記蒸発器５により冷却された冷気を庫内に循環させるものである。ここで、前記凝縮器ファン６および前記蒸発器ファン７は、駆動電圧により、回転速度を可変出来るＤＣモータを採用している。除霜ヒータ８は蒸発器５の近傍に設置し、蒸発器５に付着した霜を取り除くものである。

また図３は本実施の形態１による冷蔵庫であり、冷蔵庫内は４つに区分けされた貯蔵室４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｃを、圧縮機、凝縮器、毛細管、蒸発器を有する２組の冷却ユニットで冷却するものである。発汗防止ヒータ１０は冷蔵庫扉と接触する外壁１１ａ〜１１ｄ、貯蔵室４ａ〜４ｄのしきり壁１２ａ〜１２ｄの前面に埋め込まれており、庫内温度と外気温度との温度差による発汗を防止するために設けられている。

図１において冷蔵庫内の庫内温度を検出する庫内温度検出器１３および、凝縮器２に取り付け冷媒の凝縮温度を検出する凝縮温度検出器１４、蒸発器５または前記蒸発器５近傍に設置し、除霜終了を検出する除霜終了検出器１５、冷蔵庫が設置されている環境の外気温度を検出する外気温度検出器１６は、温度検出サーミスタからなり、前記サーミスタの周囲温度が低い場合、抵抗値が大きく、周囲温度が高くなれば抵抗値が上昇する負特性を利用して、図４に示す様に、サーミスタと直列に接続された抵抗との分圧を庫内温度検出手段１７、凝縮温度検出手段１８，除霜終了検出手段１９、外気温度検出手段２０に入力することで、それぞれの温度を検出する。

庫内温度検出器異常検出手段２１、凝縮温度検出器異常検出手段２２、除霜終了検出器異常検出手段２３および外気温度検出器異常検出手段２４は、前記庫内温度検出手段１７、凝縮温度検出手段１８、除霜終了検出手段１９、外気温度検出手段２０の出力から、前記庫内温度検出器１３、凝縮温度検出器１４、除霜終了検出器１５、外気温度検出器１６が異常状態にあるかを検出するものである。

制御方法切替手段２５は、前記庫内温度検出器異常検出手段２１、凝縮温度検出器異常検出手段２２、除霜終了検出器異常検出手段２３、外気温度検出器異常検出手段２４からの出力信号を受け、前記各温度検出器がすべて正常である場合は、運転状態決定手段２６で圧縮機１、凝縮器ファン６、蒸発器ファン７、除霜ヒータ８、発汗防止ヒータ１０の駆動状態を決定し、圧縮機駆動手段２８、凝縮器ファン駆動手段２９、蒸発器ファン駆動手段３０、除霜ヒータ駆動手段３１、発汗防止ヒータ駆動手段３２に運転・停止を指示し各負荷を駆動または停止する。

表示手段３３は運転状態決定手段２６による駆動時は、貯蔵室４ａ〜４ｄの現在の庫内温度または、各貯蔵室の設定温度の表示と、凝縮温度検出器１４の温度が規定温度まで上昇したとき、凝縮器の埃付着防止フィルタ３４ａ、３４ｂの目詰まりを警告によりフィルタ清掃を促す表示を行い、緊急運転手段２７による駆動の際は、異常状態にある検出器を特定して異常表示を行うものである。

以上の様に構成された冷凍冷蔵ユニット及びこれを用いた冷蔵庫について、以下その動作を説明する。

図４に示すように、庫内温度検出器１３、凝縮温度検出器１４、除霜終了検出器１５および外気温度検出器１６は、抵抗と直列に接続されているため、各検出器と抵抗により分圧された電圧が出力される。庫内温度検出手段１７、凝縮温度検出手段１８、除霜終了検出手段１９、外気温度検出手段２０はこの電圧を入力し、Ａ／Ｄ変換することでそれぞれの温度を検出し、庫内温度検出器異常検出手段２１、凝縮温度検出器異常検出手段２２、除霜終了検出器異常検出手段２３、外気温度検出器異常検出手段２４へ出力する。

ここで、各温度検出器が短絡故障した場合、５Ｖの電圧が入力され、開放故障の場合は０Ｖの電圧が入力されることになる。したがって、各検出器に短絡あるいは開放故障が発生した場合、冷蔵庫での実使用ではあり得ない様な温度（たとえば庫内温度では、ー１００℃や＋１００℃）が検出されることになる。次に各故障検出手段は、すべての検出器での検出温度が、あらかじめ設定された温度範囲内であったとき（例えば、庫内温度ではー４０℃〜＋４０℃、凝縮温度検出器では、―２０℃〜＋８０℃、除霜終了温度ではー４０℃〜＋４０℃、外気温度検出器ではー２０℃〜＋５０℃）制御方法切替手段２５により、運転状態決定手段２６を選択し各負荷の駆動状態を決定する。

また運転状態決定手段では、現在の貯蔵室４ａ〜４ｄの庫内温度状態または設定温度状態を表示手段３３により表示することで、使用者は現在の冷蔵庫状態を確認できる。

それでは、運転状態決定手段による運転状態の決定について説明する。まず圧縮機１の駆動状態の決定は、運転状態決定手段に予め設定されてある庫内設定温度と、庫内温度検出器により検出された庫内温度により圧縮機１の運転回転数を決定（例えば、圧縮機起動時の初期回転数を４０ｒ／ｓとして、設定温度より庫内温度が１℃以上高い場合、圧縮機回転数を５分おきに１０ｒ／ｓ上昇。庫内温度が設定温度より０℃以上１℃未満高い時は、圧縮機回転数を５分おきに１０ｒ／ｓ下降。庫内温度が設定温度より低くなれば、０回転指令）することで、庫内温度が設定温度より大きく高い場合、圧縮機速度を増加していくことで庫内温度上昇時の冷却速度を早くすることがで、庫内温度が設定温度に近い時は圧縮機を低速で駆動することで省エネ運転ができる。

また、図５は圧縮機使用範囲の蒸発（庫内）温度と凝縮温度との関係を示したものであり、斜線部の領域が圧縮機の使用範囲である。図５に示すように、蒸発（庫内）温度が高い（Ｔｊ以上）場合は、凝縮温度はＴｇまで許されており、蒸発（庫内）温度が低い（Ｔｇ未満）場合は凝縮温度はＴｇより低く抑える必要がる。

従って、圧縮機駆動時は、庫内温度と凝縮温度を監視しながら、庫内温度に対する凝縮温度が圧縮機の使用範囲上限温度に近づいた時、または到達したとき、圧縮機の回転数を低下させ、凝縮温度の上昇を抑制することで圧縮機の故障を防止している。このように決定された圧縮機の指令回転数により圧縮機駆動手段２８で圧縮機を駆動または停止する。

凝縮ファン６の駆動状態の決定は、圧縮機１の駆動または停止に同期して、駆動または停止させる。圧縮機の駆動中は、凝縮温度検出器により検出された温度により、駆動する電圧を決定（例えば、凝縮温度が３０℃未満での駆動電圧は８Ｖ、凝縮温度が３０℃異常４０℃未満では１０、凝縮温度４０℃を越える場合は１２Ｖ）することで、凝縮温度が高い程、駆動電圧を大きくし、凝縮器ファンを高回転数で駆動することにより、凝縮温度の異常上昇にともなう圧縮機１の故障を防止している。また可燃性冷媒を使用しているので冷媒が洩れていたとしても滞留することなく拡散することができる。

蒸発器ファンの運転状態の決定は、圧縮機１の運転回転数により決定（例えば圧縮機駆動回転数が０ｒ／ｓ〜３０ｒ／ｓ未満の時は８Ｖ駆動、３０ｒ／ｓ以上５０ｒ／ｓ未満では１０Ｖ駆動、５０ｒ／ｓ以上では１２Ｖ）することで、冷蔵庫内温度が高く圧縮機が高速回転中はファンも高速運転する事で庫内の冷却時間を短縮することが出来、庫内が冷却状態では低速駆動により省エネ駆動が可能となる。

除霜ヒータの運転状態の決定は、前回の霜取り終了からの経過時間が、運転状態決定手段２６に予め設定されてある時間となった時開始される。また、除霜の終了は、除霜終了検出器により検出された温度が、運転状態決定手段２６に予め設定されている温度（例えば１５℃）に到達した時終了する様にし、蒸発器５に付着した霜を除去することで、蒸発器への着霜による冷却性能の低下を防止する。

また除霜中は、運転状態決定手段２６により圧縮機１、凝縮器ファン６、蒸発器ファンの停止指令を各駆動手段に出力し停止させる。

発汗防止ヒータの運転状態の決定は、外気温度検出器１６により検出された外気温度と運転状態決定手段２６に設定されてある庫内４ａ〜４ｄとの設定温度との差により決定（例えば、温度差２０℃以下の時通電率４０％、２０℃以上４０℃未満では通電率６０％、４０℃以上では通電率８０％）することで、外気温度と庫内設定温度により最適な通電率による駆動を行うことで、省エネ運転を実施している。

次に、庫内温度検出器異常検出手段１７、凝縮器温度検出器異常検出手段１８、除霜終了検出器以上検出手段１９、外気温度検出器異常検出手段２０に入力された温度が、あらかじめ設定された温度範囲外であったときについて説明する。このとき、制御方法切替手段２５は、緊急運転手段２７を選択し各負荷の駆動状態を決定する。

またこのとき、表示手段３３により、異常状態にある温度検出器を特定して、異常表示を行うことで、使用者は異常状態を速やかに認識でき、修理依頼等の対応を早急に行える。また、異常状態にある検出器を特定出来るため、メンテナンス性の向上が図れ、修理時間の短縮が可能となる。

以降、緊急運転手段による運転状態の決定について説明する。

まず、庫内温度検出器異常検出手段１７により庫内温度検出器の異常を検出した場合、外気温度検出器１６で検出した外気温度と、現在の貯蔵室の設定温度から、緊急運転手段２７に予め設定されてある、圧縮機１と蒸発器ファン７と凝縮器ファン６の運転状態で駆動を行う。緊急運転手段２７に予め設定されてある運転状態は、実験により得た値であり（表１）に示す。

このように、外気温度と設定温度により、圧縮機と蒸発器ファンと、凝縮器ファンを規定された運転状態で駆動するため、庫内の過冷却および温度上昇を防止出来ることはもちろんのこと、設定温度に近い庫内温度を保持出来るため、貯蔵食品の凍結や腐敗をによる損失防止はもちろんのこと、庫内温度検出器が異常時の食品保鮮性を向上する事が出来る。

また庫内温度検出器故障時の緊急運転時、凝縮温度が高く凝縮温度による圧縮機１の最高回転数が制限された場合、緊急運転時の圧縮機回転数を制限された上限回転数とすることで、圧縮機の故障を抑制している。

凝縮温度検出器が故障した場合の動作について説明する。凝縮温度検出器が故障し、凝縮温度を検出不可能な状態で、圧縮機を駆動した場合、凝縮温度の上昇により圧縮機が故障に至る危険がある。従って、緊急運転手段２７は、凝縮器ファン６を最高回転で駆動することで、凝縮器の放熱を促し、凝縮温度の上昇を抑制する。

さらに、凝縮温度検出器が故障状態で、圧縮機を高速駆動した場合、凝縮温度の過度に温度上昇する危険性があるため、圧縮機を実験にて得た上限回転数（例えば、外気温度３５℃、庫内温度―１８℃、庫内負荷および扉開閉なし、凝縮温度６０℃以下とを満たす最大回転数の４５ｒ／ｓ）以上での駆動を行わないことで、過度な温度上昇を抑制することで、圧縮機の故障を防止すると共に、庫内を冷却状態に保持できるので、庫内温度上昇による保存食品の腐敗を防止できる。

また、凝縮温度が高い状態、即ち圧縮機の吸入圧力が高い場合、圧縮機を低回転で駆動した場合、圧縮機モータの脱調により圧縮機が停止する可能性があるため、圧縮機を実験にて得た下限回転数（例えば、外気温度３５℃、庫内温度―１８℃、庫内負荷および扉開閉なし、凝縮温度６０℃での最低回転数の３５Ｈｚ）より低い回転数で駆動しないことで、圧縮機脱調停止による庫内温度上昇に伴う保存食品の腐敗を防止することができる。

除霜終了検知器が故障し場合について説明する。除霜終了検出器が故障した場合の除霜は、前回の除霜終了からの経過時間が、予め緊急運転手段２７に設定した時間となった場合に開始され、終了は除霜制御時間が、緊急運転手段２７に予め設定された時間（たとえば、実験で得られた、外気温度３０℃、冷蔵庫扉開閉なし、庫内無負荷での除霜時間）が経過したとき終了する。

これにより、除霜終了検知器１５が短絡故障した場合、除霜開始直後に除霜が終了してしまうことによる冷却能力低下や、開放故障による必要以上の長時間（たとえば、安全のために設けられた除霜強制終了時間の６０分）除霜ヒータが通電される事による庫内温度の上昇を防止することができる。

また、図４の様に圧縮機１、凝縮器２、毛細管３、蒸発器５、凝縮器ファン６、蒸発器ファン７、除霜ヒータ８、庫内温度検出器１３、除霜終了検出器１５を１つの冷却ユニットとして、冷蔵庫天面に設置したトップマウントタイプの冷蔵庫では、庫内温度検出器は蒸発器および除霜ヒータに近い位置に設置される為、除霜時の熱の影響を受けやすく、除霜終了検知器故障時は庫内温度検知器での検知温度が設定値（例えば７℃）に達したとき、緊急運転手段により除霜を終了するように構成することで、緊急運転時での除霜制御でも除霜時の霜残りによる冷却能力の低下や、必要以上の除霜時間による除霜時の庫内温度上昇を抑制する事ができる。

次に外気温度検出器が故障した場合の緊急運転について説明する。外気温度検出器が開放故障した場合、緊急運転手段は発汗防止ヒータの通電率を正常時の最大（例えば８０％）と設定し、駆動することで冷蔵庫の外壁１１ａ〜１１ｄおよびしきり壁１２ａ〜１２ｄの発汗をシンプルな構成で抑えることができる。

また、霜取り制御終了直後の凝縮温度検出器の検出温度は、圧縮機は停止状態にあるので、圧縮機および凝縮器の熱の影響をほとんど受けないため冷蔵庫が設置されてある外気温度とほぼ等しい。従って、外気温度検出器が故障した際、緊急運転手段により凝縮温度検出器により検出した温度を、外気温度として代用すれば、実際の外気温度に近い温度で発汗防止ヒータの通電率を決定でき、最適な通電率運転により、緊急運転時も低消費電力駆動が可能である。

以上のように、本発明は、温度検出器に異常が発生した場合でも、緊急運転を行って過冷却による食品の凍結や、庫内温度上昇による食品の腐敗を防止することができ、冷却機器の運転制御に幅広く適用できる。

本発明による冷凍冷蔵ユニット及びこれを用いた冷蔵庫の実施の形態１のブロック図 同実施の形態の冷蔵庫の冷却サイクルの構成図 同実施の形態の各検出器の接続図 同実施の形態による冷蔵庫の正面図 同実施形態による圧縮機使用範囲特性図 従来の冷蔵庫の制御ブロック図 従来の冷蔵庫の庫内温度検出手段と出力電圧特性図

符号の説明

１ 圧縮機
２ 凝縮器
３ 毛細管
５ 蒸発器
６ 凝縮器ファン
７ 蒸発器ファン
８ 除霜ヒータ
１０ 発汗防止ヒータ
１３ 庫内温度検出器
１４ 凝縮温度検出器
１５ 除霜終了検出器
１６ 外気温度検出器
２１ 庫内温度検出器異常検出手段
２２ 凝縮温度検出器異常検出手段
２３ 除霜終了検出器異常検出手段
２４ 外気温度検出器異常検出手段
２５ 制御切替手段
２６ 運転状態決定手段
２７ 緊急運転手段
２８ 圧縮機駆動手段
２９ 凝縮器ファン駆動手段
３０ 蒸発器ファン駆動手段
３１ 除霜ヒータ駆動手段
３２ 発汗防止ヒータ駆動手段
３３ 表示手段

Claims (11)

1. 冷蔵庫の庫内温度を検出する庫内温度検出器と、冷凍サイクルの凝縮器に取り付けられ冷媒の凝縮温度を検出する凝縮温度検出器と、蒸発器または蒸発器近傍に設置し除霜終了を検出する除霜終了検出器と、冷蔵庫の設置雰囲気温度を検出する外気温度検出器とを備えた冷凍冷蔵ユニットで、前記各温度検出器により検出した温度に基づいて圧縮機、蒸発器ファン、凝縮器ファン、除霜ヒータ、発汗防止ヒータ等の運転状態を決定する運転状態決定手段と、前記庫内温度検出器の異常を検出する庫内温度検出器異常検出手段と、前記凝縮温度検出器の異常を検出する凝縮温度検出器異常検出手段と、前記除霜終了検出器の異常を検出する除霜終了検出器異常検出手段と、前記外気温度検出器の異常を検出する外気温度検出器異常検出手段とを備え、前記各温度検出器のうち少なくとも１つが異常を検出したとき、緊急運転を行う緊急運転手段を有し、前記運転状態決定手段と前記緊急運転手段とを切り替える制御切替手段とを有することを特徴とする冷凍冷蔵ユニット。
2. 庫内温度検出器の異常を検出した時は、制御切替手段により緊急運転手段を選択し、圧縮機、蒸発器ファン、凝縮器ファンを外気温度検出器により検出した外気温度と庫内設定温度により既定の状態で駆動することを特徴とする請求項１に記載の冷凍冷蔵ユニット。
3. 凝縮温度検出器異常検出手段により凝縮温度検出器の異常を検出したとき、制御切替手段により緊急運転手段を選択し、前記緊急運転手段による圧縮機の最高回転数を通常運転時よりも低い回転数に制限したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷凍冷蔵ユニット。
4. 凝縮温度検出器異常検出手段により凝縮温度検出器の異常を検出したとき、制御切替手段により緊急運転手段を選択し、前記緊急運転手段により圧縮機回転数の最低回転数を通常運転時よりも高い回転数に制限したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の冷凍冷蔵ユニット。
5. 凝縮温度検出器異常検出手段により、凝縮温度検出器の異常を検出したとき、制御切替手段により緊急運転手段を選択し、前記凝縮器ファンを通常運転時より高速駆動することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の冷凍冷蔵ユニット。
6. 除霜終了検出器異常検出手段により除霜終了検出器の異常を検出したとき、制御切替手段により緊急運転手段を選択し、除霜開始から予め設定された時間が経過したときに除霜を終了する事を特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の冷凍冷蔵ユニット。
7. 除霜終了検出器異常検出手段により除霜終了検出器の異常を検出したとき、制御切替手段により緊急運転手段を選択し、庫内温度検出器による検出温度をもとに除霜を終了する事を特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の冷凍冷蔵ユニット。
8. 外気温度検出器異常検出手段により外気温度検出器の異常を検出したとき、制御切替手段により、緊急運転手段を選択し、前記発汗防止ヒータの通電率を最大通電率とすることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の冷凍冷蔵ユニット。
9. 外気温度検出器異常検出手段により外気温度検出器の異常を検出したとき、制御切替手段により緊急運転手段を選択し、除霜終了直後の凝縮温度検出器により検出した温度をもとに発汗防止ヒータの通電率を決定するようにしたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の冷凍冷蔵ユニット。
10. 冷蔵庫の運転状態を表示する表示手段を有し、各温度検出器に異常が発生した場合、異常のある温度検出器を特定して前記表示手段に表示する事で、冷蔵庫が緊急運転であることを警告表示する請求項１から請求項９のいずれかに記載の冷凍冷蔵ユニット。
11. 請求項１から１０のいずれかに記載の冷凍冷蔵ユニットを冷蔵庫本体上部または側部に着脱自在に配置し、冷媒として可燃性冷媒を使用したことを特徴とする冷蔵庫。

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