JP2008057905A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】扉開閉等によって冷蔵庫の熱負荷が増加しても、圧縮機の回転数が必要以上に高回転とならない、省エネルギー上有利な冷蔵庫を提供する。
【解決手段】庫内温度検出手段の検出値に基づいて圧縮機４７の回転数を制御する冷蔵庫において、庫内温度検出手段が第１の基準値ｔ３１よりも高い温度を検出すると圧縮機４７を第１の回転数ｒｘ１で運転し、第１の回転数ｒｘ１で運転中に庫内温度検出手段が第１の基準値ｔ３１より高く設定される第２の基準値ｔ３２よりも高い温度を検出すると第１の回転数ｒｘ１より高回転の第２の回転数ｒｘ２で圧縮機４７を運転するように制御する制御装置５７を備え、この制御装置５７は、庫内温度検出手段が第２の基準値ｔ３２よりも高い温度を検出して基準時間ｈＡ１を経過した後に、第２の回転数ｒｘ２で圧縮機４７を運転するように制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転数可変の圧縮機を備えた冷蔵庫に関するものである。

近年、冷蔵庫の貯蔵室を効率よく冷却するために、圧縮機の回転数を可変にする方式が知られている。この種の冷蔵庫における圧縮機回転数の制御に関する従来例について図５を用いて説明する。図５は、従来の冷蔵庫における圧縮機の回転数制御の概念説明図である。図の縦軸は圧縮機の回転数を示し、横軸は冷凍温度室の庫内温度、例えば、温度検出センサ等の検出手段によって検出された検出値を示している。そして、部分直線Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、・・・、Ｂ７は、前記の検出値と圧縮機の回転数との関係を表示している。

図において、本冷凍温度室の目標冷却温度をｔ１０（例えば−１８℃）と仮定する。このとき、温度検出センサによる検出値がｔ１０であるときに圧縮機の回転数はゼロとなるように、すなわち、圧縮機が停止するように制御される（部分直線Ｂ１参照）。そして、検出値がｔ１１（例えば−１７℃）以上であれば圧縮機を運転する。

検出値がｔ１１以上でｔ１２（例えば−１５.６℃）未満であれば、圧縮機の回転数を部分直線Ｂ２が示すように、ｒ１１（例えば２０００回転）で運転し、検出値がｔ１２以上でｔ１３（例えば−１４.２℃）未満であれば、圧縮機の回転数を部分直線Ｂ３が示すように、ｒ１２（例えば２５００回転）で運転し、検出値がｔ１３以上でｔ１４（例えば−１２.８℃）未満であれば圧縮機の回転数を部分直線Ｂ４が示すように、ｒ１３（例えば３０００回転）で運転し、・・・・、検出値がｔ１６（例えば−１０.０℃）以上であれば圧縮機の回転数を部分直線Ｂ７が示すように、ｒ１６（例えば４５００回転）で運転するようにしていた。

つまり、予め設定した検出値の設定温度ごとに圧縮機の回転数を複数の段階の階段状（以下、本明細書においては、この階段を「回転数階段」と表現する。）に制御できるようにしておき、その時々の検出値によって、圧縮機の運転回転数を制御していた。

また、この種の冷蔵庫の他の例としては、特許文献１に示されるように、外気温度により圧縮機の最低回転数を変更するもの、特許文献２に示されるように、扉が閉の状態において圧縮機の回転数を可変速制御し、扉が開のときは圧縮機の回転数を減速させるもの、特許文献３に示されるように、冷却器の温度を一定温度に維持するように圧縮機回転数を制御するもの、特許文献４に示されるように、高負荷温度以上のときに圧縮機の周波数を許容最大周波数で運転させるもの、あるいは、特許文献５に示されるように、節電モード実行中に圧縮機の回転数アップを所定の温度分だけ遅らせるもの、等が知られている。

特開昭６２−９１６５号公報 特開平９−４９５９号公報 特開平１０−１９４４１号公報 特開２００５−９８５４９号公報 特開２００５−１５６１０３号公報

従来例にて示したように、冷凍温度室の庫内温度を、例えば、温度検知センサ等の検出手段にて検知した検出値によって、圧縮機の回転数を決定して運転する通常制御手段を有するものが知られている。そして、このような温度検出センサ等の検出手段は、その熱容量が、冷蔵庫に貯蔵された貯蔵食品の熱容量より少ない場合が多く、熱容量の差により、圧縮機の回転数が必要以上に高回転となるおそれがある。このような例について、図６を用いて説明する。

図６において、実線の折れ線Ｃは、冷凍温度室の庫内温度の検出値を示している。温度検出センサは約１〜１０Ｊ／Ｋの熱容量を有するものを用い、この温度検出センサの検出値を縦軸とし、横軸の経過時間で表示している。点線の折れ線Ｄは、冷凍温度室内に貯蔵された貯蔵食品の温度を代表するものと仮定して、約２００〜５００Ｊ／Ｋの熱容量をもつ模擬負荷の温度を、縦軸の温度と横軸の経過時間で表示したものである。また、曲線Ｅは、上述のように制御された圧縮機の回転数を、縦軸の回転数と横軸の経過時間で表示している。なお、折れ線や曲線間の関係が簡明なように、横軸の経過時間は各折れ線や曲線とも同一単位にて表示している。

冷凍温度室は外気と断熱されているため、温度が低温で保たれているが、熱侵入がゼロではないため、圧縮機が停止中は、徐々に室内の温度が上昇する。このとき、冷凍温度室の温度検出センサの検出値も上昇し、折れ線Ｃで示すように、例えば、Ｃ１まで検出値が上昇する。この検出値であるＣ１が、図５にて示したｔ１１以上でありｔ１２未満である場合は、圧縮機は部分直線Ｅ２に示すように回転数ｒ１１で運転する。圧縮機が運転すると庫内が冷却されるので、温度検出センサによる検出値は部分線Ｃ２のように降下する。そして、予め設定された温度Ｃ３に達すると、圧縮機が停止する（部分直線Ｅ４）。

その後、圧縮機が停止すると、冷蔵庫に熱が侵入するために、室内の温度が部分線Ｃ４のように次第に上昇して上端点Ｃ５になる。上端点Ｃ５がｔ１１以上でありｔ１２未満である場合には、圧縮機が部分直線Ｅ６に示すようにｒ１１で運転をし、以下同様に推移する。

ここで、例えば、任意点Ｃ７にて冷蔵庫の熱負荷が増加した場合を想定する。例えば、扉が開放されたり、新たな食品が投入される場合が挙げられる。温度検出センサによる検出値は、部分線Ｃ８のように急激に上昇する。そして、点Ｃ９のように検出値がｔ１１以上でありｔ１２未満となると圧縮機が回転数ｒ１１で運転する。このとき、冷凍温度室内に貯蔵された貯蔵食品の温度が、実線の折れ線Ｄ８に示すようにあまり上昇せず、食品の損傷が心配される状態とはならなくとも、圧縮機は停止状態（部分直線Ｅ８）から運転状態となる（部分直線Ｅ１０）。

さらに、熱負荷が大であった場合、例えば、温度検出センサの検出値が部分線Ｃ１０のように上昇を続けて点Ｃ１１となる。この点Ｃ１１が、ｔ１２以上でありｔ１３未満の範囲であったとすると、たとえ冷凍温度室内に貯蔵された貯蔵食品の温度が実線の折れ線Ｄ１１に示すようにあまり上昇せず、食品の損傷が心配される状態にならなくとも、圧縮機の回転数が増加し、回転数ｒ１２（部分直線Ｅ１２）で運転してしまうことになる。

つまり、従来の通常の制御方法においては、冷蔵庫の熱負荷が少しだけ増加した場合、例えば、扉開閉が少なく、あるいは、新たに投入された負荷が少なくて、既に貯蔵されている貯蔵食品の温度上昇が少ない場合であっても、温度検出センサの検出値によって圧縮機が必要以上の高回転になる場合があった。このような場合には、不必要な運転を強いられることになり、冷蔵庫全体としての省エネ性が低下してしまうという問題があった。

本発明は、このような従来の構成が有していた問題を解決しようとするものであり、その目的とするところは、圧縮機の回転数が必要以上に高回転とならない、省エネルギー上有利な冷蔵庫を提供することである。

上記目的を達成するために、庫内温度検出手段の検出値に基づいて圧縮機の回転数を制御する冷蔵庫において、本発明は、
前記庫内温度検出手段が第１の基準値よりも高い温度を検出すると前記圧縮機を第１の回転数で運転し、前記第１の回転数で運転中に前記庫内温度検出手段が前記第１の基準値より高く設定される第２の基準値よりも高い温度を検出すると前記第１の回転数より高回転の第２の回転数で前記圧縮機を運転するように制御する制御装置を備え、
この制御装置は、前記庫内温度検出手段が前記第２の基準値よりも高い温度を検出して基準時間を経過した後に、前記第２の回転数で前記圧縮機を運転するように制御するものとした。

上記の本発明の冷蔵庫において、より好適な具体的な態様は次の通りである。
（１）前記圧縮機が停止中において、前記庫内温度検出手段が前記圧縮機を起動する起動基準値より高い温度を検出すると、前記制御装置は前記圧縮機の運転を起動させるものとし、
前記起動基準値を前記第１の基準値としたこと。
（２）前記第１の回転数を、前記圧縮機が運転する回転数のうち、最も低回転の回転数としたこと。
（３）前記第２の基準値よりも高く設定される第３の基準値及びこの第３の基準値よりもさらに高く設定される第４の基準値と、前記第２の回転数よりも高回転の第３の回転数及びこの第３の回転数よりもさらに高回転の第４の回転数とが設定され、
前記制御装置は、前記庫内温度検出手段が前記第３の基準値よりも高い温度を検出すると前記圧縮機を前記第３の回転数で運転し、前記第３の回転数で運転中に前記庫内温度検出手段が前記第４の基準値よりも高い温度を検出すると前記第４の回転数で前記圧縮機を運転するように制御し、
この制御装置は、前記庫内温度検出手段が前記第４の基準値よりも高い温度を検出して基準時間を経過した後に、前記第４の回転数で前記圧縮機を運転するように制御すること。
（４）前記第２の基準値と前記第３の基準値との間に１以上の基準の値が設定され、前記第４の基準値よりも高い基準の値が１以上設定され、この設定される基準の値よりも、前記庫内温度検出手段で検出された温度が高い場合には、前記圧縮機をこれらの基準値に相当する回転数で運転するように制御すること。
（５）前記第１の回転数で運転される温度範囲及び前記第３の回転数で運転される温度範囲は、他の回転数で運転されるそれぞれの温度範囲よりも狭く設定される。
（６）冷蔵庫が設置される部屋の室温を検出する手段を備え、前記第１の回転数は、前記室温を検出する手段の検出値に基づいて設定されること。

本発明によれば、圧縮機の回転数が必要以上に高回転とならない、省エネルギー上有利な冷蔵庫を提供することができる。

本欄では、本発明の実施形態を説明する。本欄において、上述の第１の基準値はｔ３１、第２の基準値はｔ３２、第３の基準値はｔ３４、第４の基準値はｔ３５にそれぞれ相当する。また、第１の回転数はｒｘ１、第２の回転数はｒｘ２、第３の回転数はｒｘ４、第４の回転数はｒｘ５にそれぞれ相当する。また、第２の基準値と第３の基準値との間に設定される基準の値としてはｔ３３が挙げられ、第４の基準値よりも高い基準の値としてはｔ３６が挙げられる。また、圧縮機を起動する起動基準値はｔ３１がこれに相当しており、第１の基準値と同じ値となっているが、後述するように、これに限られるものではない。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施例における冷蔵庫本体の要部断面図である。

図１に示すように本実施例の冷蔵庫は、冷蔵庫本体４０内に複数に区画された貯蔵室が設けてある。これらの貯蔵室は使用頻度の多い順に上から配置し、冷蔵庫の使い勝手が向上するように構成してある。例えば、上から順に冷蔵室４４、冷凍温度室４３、野菜室４５を設け、異なる温度帯の貯蔵室の間は断熱仕切壁で仕切られている。

冷凍温度室４３は、例えば、−６〜−４０℃程度の冷凍温度に保持する製氷室４１と冷凍室４２とに区画される。冷蔵室４４と野菜室４５は、例えば、０℃〜１０℃程度の冷蔵温度室４６として使用されるように構成されている。

冷凍温度室４３の奥には冷却室５０が位置しており、冷却器４９が設置されている。冷却器５０にて生成された冷気を送風循環できるように、冷却室５０には送風機５１が取り付けられる。具体的には、冷却器４９の上方に送風機５１が設けられ、冷気を冷凍温度室４３だけではなく、冷蔵室４４や野菜室４５へと送り、冷気循環が行われる。冷却器４９の下方には、冷却器４９に付着した霜を除去できるように除霜手段４８が設けられている。

冷却器４９とともに冷凍サイクルを構成する圧縮機４７は冷蔵庫本体４０の背面側に位置しており、図示しない凝縮器あるいはキャピラリチューブと冷媒配管で接続される。この圧縮機４７は、庫内温度検出手段６１、６２の検出値によって回転数が制御される。庫内温度検出手段６１は、冷凍温度室４３に設けられて冷凍温度室４３内の温度を検出し、庫内温度検出手段６２は冷蔵室４４（冷蔵温度室４６）に設けられて冷蔵室４４の温度を検出する。具体的な回転数の制御に関しては後述するが、庫内温度検出手段６１、６２の検出値の上昇にともなって、回転数を複数の階段状にして変化するように制御される。圧縮機４７を含む冷凍サイクルの運転制御は、制御装置５７によって行われる。制御装置５７は後述するように、通常制御手段あるいは回転数制限手段を備えている。

冷却器４９によって生成された冷気は、送風機５１によって冷却室５０から各貯蔵室へと送られるが、冷蔵室４４と連通する冷気通路には電動ダンパ５４が取り付けられている。この冷気通路は、電動ダンパ５４によって開閉され、冷蔵温度室４６への冷気の供給が制御される。

庫内温度検出手段６１によって冷凍温度室４３内の温度が検出されると、制御装置５７に入力され、この検出値に基づいて圧縮機４７や送風機５１の運転が制御される。また、庫内温度検出手段６２によって冷蔵温度室４６内の温度が検出されると制御装置５７に入力され、制御装置５７は、電動ダンパ５４の開閉、送風機５１の運転、圧縮機４７の運転を制御する。

また、冷蔵庫本体４０は、冷蔵庫本体４０が設置される部屋の室温を検知する室温検知手段５８を備えており、室温検知手段５８で検知された値を制御装置５７に入力することにより、圧縮機４７の運転状態を制御できるように構成してある（後述）。

図２は、本発明の一実施例における圧縮機の回転数制御の概念説明図である。本実施例における特徴は回転数制限手段にあり、図２はこの概念を説明するための図である。図の縦軸は、図１に示した圧縮機４７の回転数を表示しており、横軸は冷凍温度室４３の温度として庫内温度検出手段６１にて検出した検出値を表示している。

図中の部分直線Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６、Ｆ７は、それぞれの検出値に対応する圧縮機の回転数を示している。つまり、制御装置５７が、庫内温度検出手段６１によって検出される温度に基づいて圧縮機４７の回転数を制御する際における、検出値と回転数の関係を示すものである。

本実施例では、圧縮機４７の回転数は、検出値の上昇にほぼ比例するように、すなわち、庫内温度検出手段６１で検出される温度が高い場合には圧縮機４７が高い回転数となり、温度が低い場合には低い回転数となるように、制御される。

図２に示すように、部分直線Ｆ１〜Ｆ７は階段状となっている（以下、この階段を回転数階段と表現する。）。そして、圧縮機４７の回転数は庫内温度検出手段６１の検出値によって回転数階段に応じて制御される。本実施例では、このような回転数階段による通常の制御手段に加えて、回転数制限手段をあわせて実施する。

図２に示す例では、部分直線Ｆ２及びＦ５において、検出温度条件と経過時間とを追加比較するように構成された回転数制限手段を行う。これらの部分直線Ｆ２及びＦ５の幅は、他の部分直線よりも大きな幅とし、少なくとも、最も幅の小さい部分直線よりも大きな幅を有している。本実施例では、他の部分直線Ｆ３、Ｆ４、Ｆ６、Ｆ７を同幅とし、部分直線Ｆ２及びＦ５は、他の部分直線よりも小さな幅を有するものとした。具体的には、部分直線の幅である温度差ｔ１〜ｔ６を同じ値とし、部分直線Ｆ２は他の部分直線よりもΔｔｘ１だけ幅が狭く、部分直線Ｆ５は他の部分直線よりもΔｔｘ２だけ幅が狭くなっている。

本実施例による動作について、図２を参照しながら説明する。冷凍温度室４３内の目標冷却温度をｔ３０（例えば、−１８℃）と仮定したときに、検出値がｔ３０よりも高い温度であるｔ３１（例えば、−１７℃）以上であれば、通常の回転数階段による制御として、圧縮機４７の回転数をｒｘ１（例えば、２０００回転）に設定して圧縮機４７を始動する（部分直線Ｆ２）。すなわち、通常の回転数階段に応じた回転数制御がなされる。そして、圧縮機４７が運転することによって冷凍温度室の温度が低下し、庫内温度検出手段６１の検出値がｔ３０に達すると、圧縮機４７の運転を停止する（点線の部分直線Ｆ１）。

なお、圧縮機４７の回転数の切替は、一定間隔の時間を経過して行うことが望ましい。例えば、制御装置５７は、時間Ｔの間隔で圧縮機４７を制御することとし、時間Ｔ経過後の庫内温度検出手段６１の検出値に基づいて、圧縮機４７の回転数を制御する。上記の例で説明すると、庫内温度検出手段６１の検出値がｔ３１以上であることを検出すると、圧縮機４７が回転数ｒｘ１で運転するものとし、時間Ｔ経過後に庫内温度検出手段６１の検出値がｔ３０以下となっていれば、そこで圧縮機４７の運転を停止する。時間Ｔ経過後の検出温度がｔ３１以上でｔ３２（例えば、−１６℃）未満であれば、回転数ｒｘ１での運転を継続する。さらに時間Ｔが経過した後にも同様の制御を行うことで、圧縮機４７の回転数を制御する。以下では、時間Ｔに関する説明を省略するが、圧縮機の運転の切替は時間Ｔの間隔で行うものとして説明する。

次に、回転数ｒｘ１で圧縮機４７が運転している状態であっても、庫内温度検出手段６１によって検出される温度がｔ３０まで低下しない場合、あるいは庫内温度検出手段６１で検出される温度が上昇してしまった場合について説明する。

回転数ｒｘ１で圧縮機４７が運転している場合に、庫内温度検出手段６１で検出される温度がｔ３１より低くなっていなければ圧縮機４７はｒｘ１の回転数で運転を継続するが、ｔ３２以上であった場合には次のような制御を行う。なお、ｔ３１とｔ３１の幅である部分直線Ｆ２は、他の部分直線と比較してΔｔｘ１だけ小さくなっており、回転数ｒｘ１で運転される温度範囲は狭く設定されている。この理由については後述する。

検出値がｔ３２以上であった場合、通常の回転数階段による制御であれば、部分直線Ｆ３に示すように、回転数がｒｘ２（例えば、２５００回転）となるように圧縮機を制御する。しかし、本実施例では、部分直線Ｆ２、Ｆ３間で回転数制限の制御を実施する。すなわち、回転数制限手段として経過時間条件ｈＡ１を満たすか否かを判断する。具体的には次の通りである。

ｔ３２以上の検出値が制御装置５７に入力されても、圧縮機４７を回転数ｒｘ２とした運転を直ちに行わず、経過時間条件ｈＡ１の判断を行う。そして、検出値がｔ３２以上となる時間がｈＡ１を超えると、一つ上の回転数階段である部分直線Ｆ３に移行し、回転数ｒｘ２で圧縮機４７を運転するように制御する。一方、ｔ３２以上の検出値が一時的に検出されたとしても、時間ｈＡ１を超えずにｔ３２未満となった場合には、部分直線Ｆ３に移行することなく、回転数ｒｘ１で圧縮機が運転される。

したがって、庫内温度検出手段６１の検出値が一時的に高くなった場合であっても、経過時間条件ｈＡ１以内に検出温度が戻ると、圧縮機４７の回転数が増加することはない。したがって、省エネに適した制御を行うことができる。なお、この経過時間条件ｈＡ１は、上述の圧縮機４７の運転切替の時間間隔Ｔよりも大きな値である。

この経過時間条件を具備すると回転数ｒｘ２で圧縮機４７が運転するが、この状態であっても、庫内温度検出手段６１によって検出される温度が上昇して検出値がｔ３３（例えば−１４℃）となった場合、あるいは、庫内温度検出手段６１によって検出される温度が低下していたとしても未だにｔ３３以上であった場合には、圧縮機の回転数を一つ上の回転数階段である部分直線Ｆ４へと移行し、ｒｘ３（例えば、３０００回転）で圧縮機４７を運転するように制御される。すなわち、このときは、通常の回転数階段による制御がなされる。

また、回転数ｒｘ３で圧縮機４７が運転している状態であっても、庫内温度検出手段６１によって検出される温度が上昇して検出値がｔ３４（例えば−１２℃）となった場合、あるいは、庫内温度検出手段６１によって検出される温度が低下していたとしても未だにｔ３４以上であった場合には、圧縮機の回転数を一つ上の回転数階段である部分直線Ｆ５へと移行し、ｒｘ４（例えば、３５００回転）で圧縮機４７を運転するように制御される。すなわち、このときも通常の回転数階段による制御がなされる。

これらの部分直線Ｆ３からＦ４への移行、及び、部分直線Ｆ４からＦ５への移行は、検出値幅ｔ２、あるいは、ｔ３の幅の大きさによって回転数範囲が定まっている。

次に、回転数ｒｘ４で圧縮機４７が運転している状態であっても、庫内温度検出手段６１によって検出される温度が上昇して検出値がｔ３５（例えば−１１℃）となった場合、あるいは、庫内温度検出手段６１によって検出される温度が低下していたとしても未だにｔ３５以上であった場合について説明する。

ｔ３５以上の検出値が制御装置５７に入力されても、圧縮機４７を回転数ｒｘ４とした運転を直ちに行わず、経過時間条件ｈＡ２の判断を行う。そして、検出値がｔ３５以上となる時間がｈＡ２を超えると、一つ上の回転数階段である部分直線Ｆ６に移行し、回転数ｒｘ５（例えば、４０００回転）で圧縮機４７を運転するように制御する。一方、ｔ３５以上の検出値が一時的に検出されたとしても、時間ｈＡ５を超えずにｔ３５未満となった場合には、部分直線Ｆ６に移行することなく、回転数ｒｘ４で圧縮機が運転される。

したがって、庫内温度検出手段６１の検出値が一時的に高くなった場合であっても、経過時間条件ｈＡ２以内に検出温度が戻ると、圧縮機４７の回転数が増加することはない。したがって、省エネに適した制御を行うことができる。この部分直線Ｆ５からＦ６への移行は、先に説明した部分直線Ｆ２からＦ３への移行と同様の制御によって行われる。

なお、部分直線Ｆ５の幅は、他の部分直線よりもΔｔｘ２だけ狭くなっているため、通常の回転数階段による制御では他の部分直線への移行が起こりやすいが、経過時間条件が課されているために、当該時間を経過するまでは部分直線Ｆ５の範囲内で回転数が制御される。

また、回転数ｒｘ５で圧縮機４７が運転している状態であっても、庫内温度検出手段６１によって検出される温度が上昇して検出値がｔ３６（例えば−９℃）となった場合、あるいは、庫内温度検出手段６１によって検出される温度が低下していたとしても未だにｔ３６以上であった場合には、圧縮機の回転数を一つ上の回転数階段である部分直線Ｆ７へと移行し、ｒｘ６（例えば、４５００回転）で圧縮機４７を運転するように制御される。すなわち、このときも、部分直線Ｆ３からＦ４への移行の場合、部分直線Ｆ４からＦ５への移行の場合と同様に、通常の回転数階段による制御がなされる。

以上のように、本実施例においては、通常の回転数階段による制御を基にして、回転数制限手段が付加される制御としている。具体的には、検出温度条件と経過時間条件とを追加し、この条件と庫内温度検出手段６１の検出値と比較することによって、省エネが図られる。

例えば、冷蔵庫の扉が開放されたり、新たな食品が投入されたりして、庫内温度検出手段６１や６２の検出値が急激に上昇しても、経過時間条件が課されている部分直線の範囲内では、圧縮機４７の回転数階段は容易には上昇しない。このとき、低回転数での圧縮機４７の運転時間をより長くすることができ、不必要なエネルギー消費を低減することができる。したがって、省エネルギー上有利な冷蔵庫を提供できるのである。

なお、上述した通常制御手段の回転数階段の幅（図２の部分直線Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６、Ｆ７の幅）ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５、ｔ６については、すべて同一に設定しても、あるいは、それぞれに特徴をつけた幅に設定しても良い。

上記の例によれば、冷蔵庫の電源を投入し、冷凍温度室の温度が室温であった場合には、例えば、次のような制御が行われる。まず、検出温度が室温であることから、庫内温度検出手段６１によって、ｔ３１よりも大きな値が検出される。したがって、部分直線Ｆ２の運転が開始され、回転数ｒｘ１で圧縮機４７が運転する。

圧縮機４７の運転によって冷凍温度室の温度が低下したとしても、圧縮機切替の間隔である時間Ｔが経過したとき、庫内温度検出手段６１によって検出される温度がｔ３２よりも高かった場合には、直ちに部分直線Ｆ３に移行せず、経過時間条件を満たすか否かを判断する。時間ｈＡ１が経過した後、検出温度がｔ３２よりも未だ高い場合には、ここで部分直線Ｆ３へと移行し、回転数をｒｘ２として圧縮機４７が運転される。回転数ｒｘ２で圧縮機が運転されても庫内温度検出手段６１によって検出される温度が未だにｔ３３よりも高い場合は、部分直線Ｆ４へと移行し、回転数ｒｘ３で圧縮機４７が運転される。以後、同様の制御がなされる。

なお、圧縮機の運転途中で部分直線の温度範囲よりも低い温度が検出された場合には、低い側の部分直線に移行することは避けることが望ましい。例えば、部分直線Ｆ４で運転された状態で、検出温度がｔ３３より低くなった場合であっても、低い回転数の部分直線には移行せず、目標冷却温度ｔ３０に至るまで回転数ｒｘ３で運転を継続する。圧縮機の回転数変化を頻繁に行うことを避けるとともに、目標冷却温度までの冷却時間を早めることによって、圧縮機の信頼性の向上が図られ、加えて、圧縮機停止の時間を長くすることができる。

また、図２に示した例においては、圧縮機の始動回転数をｒｘ１（例えば２０００回転）として仮定したが、これに限られるものではない。例えば、冷蔵庫の設置された室温によって、圧縮機の始動回転数を変化させるものにおいては、室温２５℃以上での始動回転数をｒｘ２（例えば２５００回転）とし、回転数ｒｘ２を回転数階段の最低回転数とし、このｒｘ２部に回転数制限の経過時間条件を附加することができる。この場合も同様の作用効果を奏する。

冬場のように、冷蔵庫の設置される部屋の室温が低い場合においては、冷蔵庫の扉が開放されたり、新たな食品が投入されたりしても、既存の貯蔵食品はあまり温度上昇しない。したがって、図２に示す部分直線Ｆ２のような経過時間条件を追加した回転数階段を、部屋の室温が低い場合に運転する回転数階段となるように予め設定しておけば、検出温度条件Δｔｘ１を小さく設定したり、あるいは、部分直線の幅を他の部分直線よりも大きく設定でき、このとき、経過時間条件ｈＡ１の値も大きく設定することができる。したがって、予め設定された値に対して、低い回転数での圧縮機の運転時間を長くできるので、圧縮機の回転数が必要以上に高回転とならず、省エネルギー上有利な冷蔵庫を提供できる。

また、夏場のように、冷蔵庫の設置された部屋の室温が高い場合においては、冷蔵庫の扉が開放される庫内温度検出手段６１、６２の検出値が急激に上昇するが、通常の短時間、例えば、３０秒以内の扉の開放では、庫内温度検出手段６１、６２の熱容量より大きい庫内の貯蔵食品は、その温度があまり上昇しない。

したがって、図２に示す部分直線Ｆ５のような経過時間条件を追加した回転数階段を、部屋の室温が高い場合に運転する回転数階段となるように予め設定しておけば、検出温度条件Δｔｘ２を小さく設定したり、あるいは、部分直線の幅を他の部分直線よりも大きく設定でき、このとき経過時間条件ｈＡ２の値も大きく設定することができる。したがって、予め設定された値に対して、低い回転数での圧縮機の運転時間を長くできるので、圧縮機の回転数が必要以上に高回転とならず、省エネルギー上有利な冷蔵庫を提供できる。

すなわち、圧縮機の回転数を頻繁に変化させる必要のない温度帯に対し、図２に示した部分直線Ｆ２と部分直線Ｆ５のような経過時間条件を付加した回転数階段を設定することで、省エネルギー性に富んだ冷蔵庫とすることができる。これらの経過時間条件を付加した回転数階段の間には、通常の回転数階段を複数挟むことが望ましい。また、冷蔵庫の設置された部屋の室温が高い場合には、例えば、製氷室で作られる氷の使用や冷えた飲み物の出し入れで、冷蔵庫の扉開閉頻度が増加すると冷蔵庫の庫内温度が上昇するおそれが生じる。

したがって、回転数制限における検出温度条件Δｔｘ２や経過時間条件ｈＡ２の値を適正に設定するとともに、回転数制限手段を追加した回転数階段の上方の回転数階段、つまり、図２の部分直線Ｆ５の上方に少なくとも２段以上の回転数階段（部分直線Ｆ６、Ｆ７）を設けることにより、庫内温度の上昇を少なくすることができる。部分直線Ｆ５の上方に１段程度の回転数階段しか設けないと、上昇した庫内温度を所定の温度まで冷却する時間が長くなるので、あまり好ましくない。

なお、大きな熱容量を有する温度の高い食品が貯蔵された場合は、素早く高い回転数で圧縮機を運転する必要が生ずる場合がある。冷凍温度室の温度が高い状態が続くと、周囲の食品に対しても悪影響を及ぼす場合があるからである。

例えば、熱容量が大きく、温度が高い食品が貯蔵され、庫内温度検出手段６１によって検出される温度がｔ３６よりも高くなった場合を想定する。このとき、ｔ３１よりも検出値が高いために部分直線Ｆ２において回転数ｒｘ１で圧縮機が運転するが、次の部分直線Ｆ３へ移行するには経過時間条件を満たす必要がある。経過時間ｈＡ１の値が大きいと、その間、圧縮機を高回転で運転する必要があるにもかかわらず、部分直線Ｆ７へ至るには長時間を要してしまうことになる。

そこで、庫内温度検出手段６１による検出値が、予め設定された温度ｔｔよりも高い場合、経過時間条件を解除することとした。このとき、庫内温度検出手段６１の検出値が間隔Ｔで入力されるたびに部分直線の移行が行われ、時間６Ｔで最高回転数まで達することができる。なお、経過時間条件を解除するための条件は、必ずしも予め設定された温度ｔｔを基準に判断する必要はなく、急激な温度上昇が発生した場合の温度差を基準としても差し支えない。

本実施例では、経過時間条件が課される部分直線Ｆ２、Ｆ５を、他の部分直線よりもΔｔｘ１、Δｔｘ２だけそれぞれ幅を小さく設定しているので、省エネ性向上だけではなく、急激な温度上昇への細やかな対応を行うことができる。

次に、図３から図４により説明する。図３及び図４は、経過時間条件が付加された場合の回転数制限手段のフローチャートである。

まず図３について説明する。図に示すように、電源投入からスタートし、ステップ１１において、冷蔵庫が設置された部屋の室温を、室温検知手段５８（図１に図示）により検知し、この検知値により制御装置５７（図１の５７）が演算をして圧縮機が始動するときの初期回転数（例えばｒｘ１）を決定する。

庫内温度検出手段６１の検出値が圧縮機始動の条件を満たす場合には、次に、制御装置５７の指示により、始動回転数ｒｘ１で圧縮機を始動し、圧縮機の回転数を始動回転数ｒｘ１で固定する（ステップ１２）。

そして、ステップ１３にて、制御装置５７に組み込まれたタイマが、経過時間条件が付加される回転数ｒｘ１での運転時間Ｈｘのカウントを開始する。

そして、ステップ１４に進んで、始動回転数ｒｘ１での圧縮機運転の経過時間Ｈｘが予め設定された設定時間ＨＡ１（例えば、１００分）未満であれば、ステップ１５に進んで、庫内温度検出手段の検出値（ｔｘ）と、通常制御手段での検出値幅ｔ１に、回転数制限手段での検出温度条件Δｔｘ１を減じた（ｔ１−Δｔｘ１）とを比較する。

そして、このステップ１５において（ｔｘ）＞（ｔ１−Δｔｘ１）となったら、ステップ１６に進んで、制御装置５７に組み込まれたタイマが、（ｔｘ）＞（ｔ１−Δｔｘ１）となったときからの経過時間ｈｘのカウントを開始する。

そして、ステップ１７において経過時間ｈｘが予め設定された回転数制限手段としての経過時間条件ｈＡ１以上、例えば、５分以上となったら、ステップ１８に進んで圧縮機回転数を一つ上の回転数階段ｒｘ２に上げて運転する。そして、回転数階段ｒｘ２における運転が始まったら、ステップ１９へと進み、通常制御手段により圧縮機の運転回転数を制御する（図２の部分直線Ｆ３以降）。

なお、ステップ１５で検出値（ｔｘ）が（ｔ１−Δｔｘ１）未満のときは、部分直線Ｆ２の範囲であるのでステップ１４へと戻る。また、ステップ１７で経過時間ｈｘが経過時間条件ｈＡ１未満のときは、経過時間条件が満たされていないため、ステップ１４へと戻る。

ところで、ステップ１４において、始動回転数ｒｘ１での圧縮機運転の経過時間Ｈｘが設定時間ＨＡ１以上のとき、すなわち、目標冷却温度まで冷却されない状態が続き、その時間がＨＡ１以上となった場合には、ステップ１９の通常制御手段に進み、冷却促進を優先するように制御を行う。

次に図４について説明する。図３にて通常制御手段（ステップ１９）で運転しているときには、ステップ２０に示す圧縮機回転数検知を行う。そして、ステップ２１に進んで圧縮機の運転回転数ｒｘを、予め設定された回転数制限手段の追加された回転数階段の回転数と比較する、例えば、図２の部分直線Ｆ５が指定する回転数ｒｘ４と比較する。ステップ２１において、ｒｘがｒｘ４と異なるときは、部分直線Ｆ３あるいはＦ４にて圧縮機が運転しているものとして、ステップ１９に戻る。この間、通常制御手段での圧縮機運転を継続する。

そして、ステップ２１において、ｒｘがｒｘ４と同じ（ｒｘ＝ｒｘ４）であれば、ステップ２２に進む。ステップ２２では圧縮機の回転数をｒｘ４に固定して圧縮機を運転し、ステップ２３に進む。ステップ２３にて、制御装置５７に組み込まれたタイマが、回転数ｒｘ４で圧縮機が運転される時間Ｈｘのカウントを開始する。ステップ２４では、回転数ｒｘ４での圧縮機運転の経過時間Ｈｘと予め設定された設定時間ＨＡ２（例えば３００分）と比較する。

経過時間Ｈｘが、ＨＡ２未満であれば、ステップ２５に進み、庫内温度検出手段の検出値（ｔｘ）と、通常制御手段での検出値幅ｔ４に、検出温度条件Δｔｘ２を減じた（ｔ４−Δｔｘ２）とを比較する。このステップ２５において、（ｔｘ）＞（ｔ４−Δｔｘ２）となったら、ステップ２６に進み、制御装置５７に組み込まれたタイマが、（ｔｘ）＞（ｔ４−Δｔｘ２）となったときからの経過時間ｈｘのカウントを開始する。

ステップ２７では、経過時間ｈｘが予め設定された回転数制限手段としての経過時間条件ｈＡ２（例えば、５分）以上となったら、ステップ２８に進んで圧縮機回転数を一つ上の回転数階段ｒｘ５に上げて運転する。そして、回転数階段ｒｘ５における運転が始まったら、ステップ２９に進み、通常制御手段により圧縮機の運転回転数が制御される。

なお、ステップ２５で検出値（ｔｘ）が（ｔ４−Δｔｘ２）未満のとき、あるいは、ステップ２７で経過時間ｈｘが経過時間条件ｈＡ２未満のときは、ステップ２４に戻る。この理由は図３で説明した理由と同様である。

また、ステップ２４において、回転数ｒｘ４での圧縮機運転の経過時間Ｈｘが設定時間ＨＡ２以上のときは、回転数制限手段からステップ２９の通常制御手段に進んで、冷却促進を優先する。この理由も図３で説明した理由と同様である。

なお、回転数制限手段での庫内温度検出手段の検出値（ｔｘ）及び検出温度条件Δｔｘ１、Δｔｘ２の値は、庫内温度検出手段６１、６２と庫内に貯蔵されている貯蔵食品との熱容量の違いによる温度変化の速さの違いを、実験やシミュレーション等により確認して、予め設定して置くものである。したがって、庫内温度検出手段としては、冷凍温度室の庫内温度検出手段６１と冷蔵温度室の庫内温度検出手段６２とが検出する両方の検出値によって設定するのが望ましい。ただし、冷蔵庫の冷却方式によっては、冷凍温度室の庫内温度検出手段６１が検出する検出値のみによって設定しても、あるいは、冷蔵温度室の庫内温度検出手段６２が検出する検出値のみによって設定してもよい。

上述のように、本実施例では、庫内温度検出手段６１の検出値と、圧縮機４７の回転数とを複数の階段状にして増加させるようにした回転数階段（Ｆ１〜Ｆ７）によって制御を行う冷蔵庫において、複数の回転数階段のうちの一段若しくは複数段について、検出温度条件（Δｔｘ１又はΔｔｘ２）と経過時間条件（ｈＡ１又はｈＡ２）とを追加比較する回転数制限の制御をあわせて実施することにより、低回転数での圧縮機の運転時間を長くすることが可能となった。したがって、圧縮機の回転数が必要以上に高回転とならず、省エネルギー上有利な冷蔵庫を提供することができる。

また、年間を通して使用される冷蔵庫にあって、冷蔵庫の設置される部屋の室温の高低に応じて制御を可能とした。具体的には、複数の温度帯（例えば、図２に示した部分直線Ｆ２やＦ５）について、回転数階段に回転数制限手段を追加したので、年間を通しての省エネルギーが図れる冷蔵庫を提供することができる。

また、低回転数での圧縮機の運転時間をより長くした回転数階段を複数設けたので、扉の開閉等によって、庫内温度検出手段が検出する検出値の急激な上昇があっても、圧縮機が不必要に最高回転数に移行し難くすることができる。したがって省エネルギー性の向上とともに、圧縮機の急激な回転数変動を抑制し、寿命的信頼性の向上する冷蔵庫を提供することができる。

また、最低回転数の回転数階段について、回転数制限の制御を追加すれば、最低回転数における運転時間をより長く行うことができるので、省エネルギー上有利な冷蔵庫を提供できる。同時に、圧縮機から発生する振動、あるいは騒音が発生し難くなり、使い勝手の良い冷蔵庫を提供することができる。

また、室温が低い場合に圧縮機が回転しやすい回転数階段に着目し、この回転数階段に回転数制限の制御を追加することとした。このような制御を行うことで、この回転数階段における運転時間をより長くすることができた。一般家庭においては、冷蔵庫はキッチンに設置されることが多く、平均１０年に及ぶ長い使用期間の間、他の部屋に移動されることは非常に少ない。したがって、冷蔵庫が設置される部屋の室温における温度帯において、圧縮機が低い回転数によって運転される時間を長くすることができ、省エネルギー上有利な冷蔵庫とすることができる。

また、室温が高い場合においても、回転数制限の制御を追加することにより、この回転数階段で圧縮機が運転される時間を長くした。したがって、夏場でも圧縮機を低い回転数で長く運転できるので、省エネルギー上有利な冷蔵庫とすることができる。

上記の説明では、通常の回転数階段による制御、及びこれに付加する経過時間条件に関し、庫内温度検出手段６１や６２が検出する検出値を用いて制御する例を示したが、これに限られるものではない。例えば、冷蔵庫により予め設定された庫内温度設定値と、庫内温度検出手段６１や６２が検出する検出値との温度差を用いてもよく、あるいは、冷蔵庫により予め設定された庫内温度設定値と、庫内温度検出手段６１や６２が検出する検出値との温度差の変化率を用いてもよい。

本実施例における制御は低回転数での圧縮機の運転時間をより長くするようにしたものであるから、この制御の範囲内であれば、家庭用の冷蔵庫に限られることなく、食品を保存する冷凍機器等の用途へも適用することができる。

本実施例の冷蔵庫本体の要部断面図である。 本実施例における回転数制限手段の概念説明図である。 本実施例における回転数制限手段のフローチャートである。 本実施例における回転数制限手段のフローチャートである。 従来例の回転数制御の概念説明図である。 従来例における温度検出値と圧縮機回転数との概念説明図である。

符号の説明

４０…冷蔵庫本体、４１…製氷室、４２…冷凍室、４３…冷凍温度室、４４…冷蔵室、４５…野菜室、４６…冷蔵温度室、４７…圧縮機、４８…除霜手段、４９…冷却器、５０…冷却室、５１…送風機、５４…電動ダンパ、５７…制御装置、５８…室温検知手段、６１、６２…庫内温度検出手段。

Claims (7)

1. 庫内温度検出手段の検出値に基づいて圧縮機の回転数を制御する冷蔵庫において、
   前記庫内温度検出手段が第１の基準値よりも高い温度を検出すると前記圧縮機を第１の回転数で運転し、前記第１の回転数で運転中に前記庫内温度検出手段が前記第１の基準値より高く設定される第２の基準値よりも高い温度を検出すると前記第１の回転数より高回転の第２の回転数で前記圧縮機を運転するように制御する制御装置を備え、
   この制御装置は、前記庫内温度検出手段が前記第２の基準値よりも高い温度を検出して基準時間を経過した後に、前記第２の回転数で前記圧縮機を運転するように制御する冷蔵庫。
2. 前記圧縮機が停止中において、前記庫内温度検出手段が前記圧縮機を起動する起動基準値より高い温度を検出すると、前記制御装置は前記圧縮機の運転を起動させるものとし、
   前記起動基準値を前記第１の基準値としたことを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
3. 前記第１の回転数を、前記圧縮機が運転する回転数のうち、最も低回転の回転数としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の冷蔵庫。
4. 前記第２の基準値よりも高く設定される第３の基準値及びこの第３の基準値よりもさらに高く設定される第４の基準値と、前記第２の回転数よりも高回転の第３の回転数及びこの第３の回転数よりもさらに高回転の第４の回転数とが設定され、
   前記制御装置は、前記庫内温度検出手段が前記第３の基準値よりも高い温度を検出すると前記圧縮機を前記第３の回転数で運転し、前記第３の回転数で運転中に前記庫内温度検出手段が前記第４の基準値よりも高い温度を検出すると前記第４の回転数で前記圧縮機を運転するように制御し、
   この制御装置は、前記庫内温度検出手段が前記第４の基準値よりも高い温度を検出して基準時間を経過した後に、前記第４の回転数で前記圧縮機を運転するように制御する請求項１乃至３のいずれかに記載の冷蔵庫。
5. 前記第２の基準値と前記第３の基準値との間に１以上の基準の値が設定され、前記第４の基準値よりも高い基準の値が１以上設定され、この設定される基準の値よりも、前記庫内温度検出手段で検出された温度が高い場合には、前記圧縮機をこれらの基準値に相当する回転数で運転するように制御する請求項４に記載の冷蔵庫。
6. 前記第１の回転数で運転される温度範囲及び前記第３の回転数で運転される温度範囲は、他の回転数で運転されるそれぞれの温度範囲よりも狭く設定されることを特徴とする請求項４に記載の冷蔵庫。
7. 冷蔵庫が設置される部屋の室温を検出する手段を備え、前記第１の回転数は、前記室温を検出する手段の検出値に基づいて設定されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の冷蔵庫。
   

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