JP2007240027A - 電化製品及び冷蔵庫の除霜制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】割引電気料金対応の電気機器は、割引時間帯に出来るだけ電力を使用することにより、それ以外の時間帯での使用を抑えている。しかしながら、冷蔵庫の除霜動作のように、不定期に行われる動作については、強制的に24時間周期で夜間に行うことしか提案されていなかった。本願発明は、割安の夜間電力を使用すると共に、昼間の電力需要のピークを低減することを目的とした電気機器において、不定期に行われる動作についても、効率的に行うことを目的とする。
【解決手段】 本発明の電気機器は、第１の所定の時間帯内で所定の負荷運転を行うと共に、第２の所定の時間帯の前に前記所定の負荷運転を行うことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、時間帯電灯電気料金プラン等の割引電気料金プランに対応した電気製品に関するものである。

日本国の発電の多くは、原子力発電である。

この原子力発電の出力値は略一定であり、負荷追従運転は現在の日本では、困難である。そこで、日本の原子力発電では、電力需要のピーク時の昼間に合わせて発電を行っている。このため、夜間に余剰電力が発生してしまう。この余剰電力を、揚水発電所の揚水動力として利用することが行われているが、余剰電力の一部しか利用されていない。また、余剰電力を、圧縮空気貯蔵、新型電池電力貯蔵、超電導エネルギー貯蔵等で貯蔵することも考えられているが、パイロットプラント及び基礎研究の段階である。

この余剰電力対策のため、電力会社では、一般的な電気料金（従量電灯プラン）の他に、深夜電力プラン、時間帯別電灯プラン、季節別時間帯別電灯プラン等の様々な割引電気料金プランを設けて夜間の電気料金を下げ、夜間の電気使用量の増加と、昼間の電気使用量の低減を図っている。

そして、これに対応した電気製品が提案されている。

例えば、給湯器において、貯湯槽を大きくすることなく、湯切れも起こすことなく、割高の昼間電力と割安の深夜電力を効率的且つ経済的に通電制御することが、提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、洗濯の主要な動作が深夜電力時間帯の時間内に行われるように制御する洗濯機が、提案されている（例えば、特許文献２参照）。

また、食器洗いの主要な動作（本洗い）が深夜電力時間帯に行うと共に、本洗いまでに食器に食物がこびりつくのを防止するために、運転開始時が深夜電力時間帯外である場合は予備洗いを行う食器洗浄機機が、提案されている（例えば、特許文献３参照）。

また、契約している電力料金プランが、深夜電力プランか時間帯別電灯プランかを自動で判別し、それに合った制御を行う給湯器が、提案されている（例えば、特許文献４参照）。

また、出来るだけ割引料金時間帯に暖房運転を経済的に行う暖房機が、提案されている（例えば、特許文献５参照）。

このように、割引電気料金に対応して制御される電気機器は、従来より提案されている。また、本願明細書の実施例の欄では、電気機器として冷蔵庫等の冷却貯蔵庫の除霜を説明しているので、冷却貯蔵庫に関しても、従来例を紹介しておく、冷却貯蔵庫において、深夜電力を利用して蓄熱材に蓄冷し、電力ピーク時である昼間に蓄熱材に貯めた冷熱を利用して、冷却貯蔵庫を冷却することが、提案されている（例えば、特許文献６参照）。この例では、除霜は１日１回行われている。そして、除霜開始は、圧縮機の積算運転時間が所定値になると行うとされている。この除霜運転に係る消費電力は、冷蔵庫の通常運転時に比べて高く、この除霜運転を夜間の電気料金割引時間帯に行うことにより、数%の電気料金の低減が可能となる。

実際の冷蔵庫における除霜開始は、圧縮機の積算運転時間だけでなく、扉の開閉回数及び開放時間の積算時間等を考慮して設定している（例えば、特許文献７参照）。更に、着霜量に応じて、前記積算運転時間を増減させている。この着霜量を直接検出することは困難であるので、実際には、前回の除霜時における除霜時間（除霜開始から除霜終了までのヒータ通電時間）を計測し、この時間の長短に応じて、今回の前記積算運転時間を増減されている。

ところで、季節（外気温）により、圧縮機の運転率は変化するので、前記積算運転時間の値が固定であったとしても、除霜開始までの時間は、異なる。例えば、夏場で且つ扉の開閉の激しい場合は、１０時間で除霜運転が必要となり、冬場で且つ扉の開閉の無い場合は、４８時間で除霜運転が必要となる。もちろん、これは一例であるが、除霜運転の適正な間隔は、１年間を通じて、２４時間間隔にはならない。例えば、４８時間間隔の場合は、除霜を２日に１回とすれば良いが、１０時間間隔の場合は、昼間にも除霜運転を行わなければならないこととなる。
特許第３１０６６２３号公報 特許第２８９５９３６号公報 特許第２６２７３７７号公報 特許第３１２５５９１号公報 特開平４−２８９６８２号公報 特許第３１８４３３４号公報 特開平６−３００４２３号公報

従来から、割引電気料金対応の電気機器は、割引時間帯に出来るだけ電力を使用することにより、それ以外の時間帯での使用を抑えている。

しかしながら、冷蔵庫の除霜動作のように、不定期に行われる動作については、強制的に24時間周期で夜間に行うことしか提案されていなかった。

本願発明は、割安の夜間電力を使用すると共に、昼間の電力需要のピークを低減することを目的とした電気機器において、不定期に行われる動作についても、効率的に行うことを目的とする。

本発明では、電気製品において、通常運転モード時には不定期に行われる電力使用動作を、時間帯割引電気料金プラン対応モード時にはＡ時間で行い次に（２４−A）時間（０＜Ａ＜２４）で行うものである。例えば、冷蔵庫の除霜運転（不定期に行われる電力使用動作）を、午後10時に時刻を指定して行い、そのＡ（11）時間後の午前9時に除霜運行い除霜運転を行い、次に（24−Ａ）時間後である午後10時に除霜運転を行う。

本発明は、圧縮機の運転時間を積算し積算時間を算出する積算手段を備え、加熱手段により冷却器を加熱してこの冷却器の除霜を行う冷蔵庫の除霜制御装置において、
電気料金プランを設定する設定手段と、
この設定手段により選定された割引料金時間帯内に前記除霜操作を出来るだけ行うように割引料金時間帯内においては割引料金時間帯以外に比べて短い前記積算時間で除霜を開始することを特徴とする。

本発明の電気機器は、第１の所定の時間帯内（夜間の割引時間帯内）で所定の負荷運転を行うと共に、第２の所定の時間帯（昼間のピーク時間帯）の前に前記所定の負荷運転を行うことを特徴とする。

または、電気冷蔵庫において、午後11時から午前7時までの時間帯内に除霜運転を行うと共に、毎年7月1日から9月30日までの間の午前10時から午後5時の時間帯の前に前記除霜運転を行うことを特徴とする。

または、電気冷蔵庫において、午後11時から午前7時までの間に除霜運転を行うと共に、毎年7月1日から9月30日までの間の午後１時の前に前記除霜運転を行うことを特徴とする。

または、電気冷蔵庫において、午後10時から午前8時までの時間帯内に除霜運転を行うと共に、毎年7月1日から9月30日までの間の午前10時から午後5時の時間帯の前に前記除霜運転を行うことを特徴とする。

または、電気冷蔵庫において、午後10時から午前8時までの間に除霜運転を行うと共に、毎年7月1日から9月30日までの間の午後１時の前に前記除霜運転を行うことを特徴とする。

本発明では、不定期な動作に関しても、夜間に行われる確率が高くなり、夜間の電力使用を推し進めることが出来る。

通常運転モード時には不定期に行われる電力使用動作を、時間帯割引電気料金プラン対応モード時には、割引料金時間帯に前記除霜操作を出来るだけ行うようにしたものである。

図１，図２を参照しつつ、本発明の実施例１を説明する。

図１は、冷蔵庫（電気機器）の除霜制御装置の概略回路図であり、図２は冷蔵庫の断面図である。

まず、図２から説明する。図２において、１０は冷蔵庫である。この冷蔵庫１０には、上から、冷蔵室１２、冷凍室１４、野菜室１６が設けられている。１８は冷蔵室用回転扉、２０は冷凍室上段引出扉、２２は冷凍室下段引出扉、２４は野菜室引出扉である。２６は冷凍室上引出容器、２８は冷凍室下引出容器、３０は野菜室容器である。

３４は冷却器である。３６は除霜用のガラス管ヒータである。３８は圧縮機である。４０は冷気循環用ファンである。４２は冷蔵室１２・野菜室１６への冷気の循環を制御する機械式ダクトダンパーである。

図１において、４４はマイコン等からなる制御回路である。４６は操作スイッチ部であり、図２の冷蔵庫の冷蔵室用回転扉１８の外部に設けられている。４８は月日・時刻をカウントする時計回路である。５０は除霜終了検知用の温度センサであり、図２の冷却器３４上部に取り付けられる。５２は冷凍室温度センサであり、図２の冷凍室１４に設けられ、この冷凍室の温度を測定するものである。５４は除霜ガラス管ヒータ３６用の駆動回路であり、５６は圧縮機３８用の駆動回路であり、５８は冷気循環用ファン４０の駆動回路である。６０は、冷蔵庫の周囲の温度を測定するための外気温センサである。６２は扉開検知センサ群である。６３は庫内灯６４の駆動回路である。

この冷蔵庫１０の動作を説明する。

工場出荷時に制御部４４には、各電力会社の電気料金の割引料金のプラン（時間帯・月日・割引率）が格納されている。なお、この割引料金プランは、変更になることもあるので、操作スイッチ部４６の操作により変更可能である。そして、使用者は、この各電力会社のプランに対応したモードを操作スイッチ部４６の操作により選択することができる。この選択操作が行われる前の初期モードは、割引料金の無い従量電灯プラン対応モードである。

従量電灯プラン対応モードにおいては、冷蔵庫１０は、従来と同様に動作する。つまり、冷蔵庫１０の制御回路４４は、冷凍室温度センサ５２により冷凍室１４の温度を監視し、マイナス１６℃より高くなると、圧縮機３８とファン４０を駆動する。これにより、冷蔵庫１０の各室１２，１４，１６が冷却される。そして、冷凍室１４の温度がマイナス２０℃に達すると、圧縮機３８とファン４０の駆動停止を行う。これにより、冷凍室１４の温度は、冷凍温度帯に保たれる。再び、冷凍室１４の温度が上昇すれば、同様に冷却を行う。

このように、冷蔵庫１０は、圧縮機３８とファン４０のＯＮとＯＦＦを繰り返している。夏場であれば、ＯＮ期間の割合が増し、冬場であればＯＦＦ期間の割合が増す。

また、制御回路４４は、扉開検知センサ群６２により、扉１８，２０，２２，２４の開放を検知する。扉１８の開状態時には、冷蔵室１２内の庫内灯６４を点灯する。

制御回路４４は、圧縮機３８の駆動時間（ＯＮ時間）を積算し、所定の時間（除霜開始積算運転時間）に達すると、除霜運転を開始する。制御回路４４は、除霜終了後に駆動時間（ＯＮ時間）の積算を始める。そして、この積算時間が除霜開始積算運転時間になると、この時の冷却運転の終了を待って除霜運転を始める。制御回路４４は、除霜運転時には、ガラス管ヒータ３６を駆動し、除霜終了検知用温度センサ５０が７℃を検知すると除霜運転が完了したと判断して、ガラス管ヒータ３６の駆動停止を行う。この除霜運転終了時には、一般的に冷凍室１４の温度は上昇しているので、すぐさま冷却運転となり、圧縮機３８とファン４０をＯＮし、駆動時間の積算を０値から再開する。

この実施例では、除霜開始積算運転時間は16時間である。従って、この冷蔵庫１０では、圧縮機３８のＯＮ時間の積算値が16時間を超えると制御回路４４がこれを検知し、冷却運転の終了を待って除霜運転を始める。また、従来例で説明したように、扉１８，２０，２２，２４の開放に応じて、除霜開始積算運転時間を減算している。扉１８，２０，２２，２４が開放されると、扉の開放時間の１秒毎に、除霜開始積算運転時間を１分減算している。例えば、扉を２０回開放し、１回毎に２０秒間開けたとすると、除霜開始積算運転時間は４００分（６時間４０分）減算され、９時間２０分で除霜が開始される。このように、扉の開閉により除霜開始積算運転時間は減算されるが、この減算には限度が設けられ、除霜開始積算運転時間は8時間以下にはならない。つまり、除霜開始積算運転時間は、扉の開閉状況に応じて、8時間〜16時間の間で変動する。従って、実際の時間では、除霜運転から除霜運転までの間隔は、8時間〜約48時間の間で変動する。

次に、使用者が、操作スイッチ部４６により、設置地域を選択(電力会社を選択)し、いくつかある時間帯別電灯プランの一つに対応する時間帯別電灯プラン対応モードを選択した場合を説明する。使用者は、予め操作スイッチ部４６により、時計回路４８を現在の月日・時刻に設定する。ここで選択された時間帯別電灯プランは、午後10時から翌朝の午前8時までの電気料金を従量電灯プランに比べ割引し、午前8時から午後10時までの電気料金を従量電灯プランに比べ割高とするものであるとする。

この冷蔵庫１０の制御回路４４は、操作スイッチ部４６により、時間帯別電灯プラン対応モードとなると、従来と同様に積算時間が除霜開始積算運転時間を越えると除霜運転を行うと共に、積算時間に関係なく割引時間帯中に除霜運転を実行しやすい状態とする。つまり、割引時間帯中における除霜開始積算運転時間を半分の値にする。つまり、除霜開始積算運転時間は、扉の開閉状況に応じて８時間〜１６時間の間で変動するが、夜間の割引時間帯においては、除霜開始積算運転時間は扉の開閉状況に応じて４時間〜８時間の間で変動する。これにより、割引時間帯における除霜運転の起動確率を上昇させている。なお、この割引時間帯に一度除霜運転を行うと、その後は、通常通りとし、除霜開始積算運転
時間を半分の値にすることは、行わない。

このような制御により、夏場でなければ、冷蔵庫の除霜は24時間周期で夜間の割引時間帯に行われるようになる。

しかし、夏場であれば、一日１回の除霜では足りず昼間の時間帯にも除霜運転が行われる可能性が高い。これは、夏場は、気温が高くなることと、このような夜間割引料金プランを契約している使用者は昼間には不在が多く、エアコン等により台所の温度が下げられることも少ないからである。このため、冷蔵庫は、昼間にも除霜運転を行う可能性が高くなる。しかし、昼間に除霜運転を行うことは、昼間の電力ピークを下げるという、日本の電力事情を考慮した夜間割引料金プランの導入主旨に反してしまう。

このため、本実施例の制御回路は、時計回路４８により夏場（毎年7月1日から9月30日までの間）を検出し、このシーズンにおいては、夏場のピーク時間帯（午前10時から午後5時の時間帯）の前である午前9時に除霜開始積算運転時間を半分の値にして、除霜運転の起動確率を高めている。

なお、この実施例では、夏場のピーク時間帯を午前10時から午後5時の時間帯として、午前9時に除霜運転の起動確率を高めているが、これは、夏場のピーク時間帯を午後2時から午後3時の時間帯として、午後1時に除霜運転の起動確率を高めてもよい。

また、この実施例では、割引料金の時間帯に除霜運転の起動確率を高めているが、これは、夏場においては、一日において、午前9時と午後10時に除霜運転を強制的に開始するようにしてもよい。つまり、通常運転モード時には不定期に行われる電力使用動作である除霜運転を、時間帯割引電気料金プラン対応モード時には午後10時に時刻を指定して行い、その11時間後の午前9時に除霜運行い除霜運転を行い、次に（24−11）時間後である午後10時に除霜運転を行う。これにより、割引時間帯において、24時間周期で除霜運転を行え、割引時間帯外で昼のピーク時間帯以外の時間に除霜運転を行う。

なお、本実施例では、制御回路４４を構成するマイコンのメモリ容量を考慮して、複雑なプログラムは採用しなかったが、マイコンに十分に容量が有れば夜間の割引率（昼間の割高率）をも考慮した制御プログラムを組むようにしてもよい。

また、本実施例では、午後10時から午前8時までの時間帯を割引時間帯としたが、これは、電力会社の設定事項であり、午後11時から午前7時までの間を割引時間帯としてもよい。

本発明の実施例１の冷蔵庫の除霜制御装置の概略回路図である。 本発明の実施例１の冷蔵庫の概略断面図である。

符号の説明

１０ 冷蔵庫（電気製品）
３４ 冷却器
３６ 除霜用ガラス管ヒータ（加熱手段）
３８ 圧縮機
４４ 制御回路（積算手段）
４６ 操作スイッチ部（設定手段）

Claims (7)

1. 通常運転モード時には不定期に行われる電力使用動作を、時間帯割引電気料金プラン対応モード時にはＡ時間（０＜Ａ＜２４）で行い次に（２４−Ａ）時間で行う電気製品。
2. 圧縮機の運転時間を積算し積算時間を算出する積算手段を備え、加熱手段により冷却器を加熱してこの冷却器の除霜を行う冷蔵庫の除霜制御装置において、
   電気料金プランを設定する設定手段と、
   この設定手段により選定された割引料金時間帯内に前記除霜操作を出来るだけ行うように割引料金時間帯内においては割引料金時間帯以外に比べて短い前記積算時間で除霜を開始することを特徴とする冷蔵庫の除霜制御装置。
3. 第１の所定の時間帯内で所定の負荷運転を行うと共に、第２の所定の時間帯の前に前記所定の負荷運転を行うことを特徴とする電気機器。
4. 午後11時から午前7時までの時間帯内に除霜運転を行うと共に、毎年7月1日から9月30日までの間の午前10時から午後5時の時間帯の前に前記除霜運転を行うことを特徴とする冷蔵庫。
5. 午後11時から午前7時までの時間帯内に除霜運転を行うと共に、毎年7月1日から9月30日までの間の午後１時の前に前記除霜運転を行うことを特徴とする冷蔵庫。
6. 午後10時から午前8時までの時間帯内に除霜運転を行うと共に、毎年7月1日から9月30日までの間の午前10時から午後5時の時間帯の前に前記除霜運転を行うことを特徴とする冷蔵庫。
7. 午後10時から午前8時までの時間帯内に除霜運転を行うと共に、毎年7月1日から9月30日までの間の午後１時の前に前記除霜運転を行うことを特徴とする冷蔵庫。

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