JP2008175437A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】冷蔵庫に設けられるヒータにおいて、設置箇所及び使用目的の異なるヒータを同定格のヒータに共通化することにより、従来に比べ部品種類の少ない冷蔵庫を得る。
【解決手段】マイクロコンピュータ１４は、外気温度、冷蔵庫動作状態の条件に応じて、ヒータ７〜１０がそれぞれ最適な熱量となる通電率テーブルを有しており、サーミスタ７ｄ〜１０ｄにより測定された室内温度、冷蔵庫動作状態を基に、上記通電率テーブルから通電率を選択する。この通電率に従って、マイクロコンピュータ１４は、トランジスタ７ａ〜１０ａをオンオフ制御し、各ヒータの設置箇所及び設置目的に応じた熱量に制御する。
【選択図】図３

Description

この発明は冷蔵庫に関し、特に部品種類の削減に関するものである。

従来の冷蔵庫としては、例えば「温度センサの検出外気温度に基づいてスイッチング素子のオンオフ制御を行って防露用の電気ヒータの通断電を制御する。この場合、電気ヒータの発熱量が最適な値となり、従って、消費電力の無駄がなくなる。」（例えば特許文献１参照）というものが提案されている。

特開平４−３３２３７３号公報（段落番号００１１、図１）

上記の特許文献１で提案されている冷蔵庫においては、結露防止にあたり別定格のヒータを設ける必要がなくなっており、部品種類の削減や、運転コストの低減に成功している。しかし、近年は同一の箱体に、冷凍室、冷蔵室のみならず、チルド室、野菜室、切替室など多数の温度帯室が設けられており、各温度帯室の温度制御が複雑化している。これに伴い、冷蔵庫で使用するヒータは、従来に比べて数、種類とも増加しており、部品在庫の増加をもたらしているという問題点がある。また、ヒータの数、種類の増加に伴い、冷蔵庫製造工程においてヒータの取付間違いが生じるという問題もあった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、第１の目的は、設置箇所及び使用目的の異なる複数のヒータを同定格のヒータに共通化することにより、従来に比べ部品種類の少ない冷蔵庫を得ることにある。また、第２の目的は、ヒータの共通化によって、冷蔵庫製造工程においてヒータの取付間違いを防止できる冷蔵庫を得ることにある。

この発明に係る冷蔵庫は、内部が１つまたは複数の温度帯室に区分された箱体と、この温度帯室内を冷却する冷却装置と、この冷却装置を制御して前記温度帯室を設定値に保つ温度制御部とを備えた冷蔵庫において、前記温度帯室が設定温度以下になることを防止する温度補償用ヒータ及び前記箱体への結露を防止する結露防止用ヒータからなる複数のヒータと、前記複数のヒータへの通電をそれぞれ制御するスイッチング素子と、前記スイッチング素子をオンオフ制御する制御手段とを備え、前記複数のヒータの定格を同一とし、前記制御手段は、各ヒータがその使用箇所及び使用目的に応じた熱量となるように、各ヒータに対応した通電率が設定された通電率テーブルに従って前記スイッチング素子をオンオフ制御するものである。

この発明においては、複数のヒータの定格を同一にしたので、冷蔵庫の部品種類を削減することができるとともに、冷蔵庫製造工程においてヒータの取付間違いを防止できる。また、各ヒータ毎に設定された通電率テーブルに従ってスイッチング素子をオンオフ制御するようにしたので、各ヒータの設置箇所及び使用目的に応じた熱量が得られる。

実施の形態１
図１は、この発明の実施の形態１に係る冷蔵庫本体１の前面図を示すものである。箱体である冷蔵庫本体１には、温度帯室として上から冷蔵室２、製氷室３、切替室４、野菜室５、及び冷凍室６が設けられている。これら各温度帯室の開口された前面部にはそれぞれに対応して観音開き型の冷蔵室用扉２ａ，２ｂ、製氷室用扉３ａ、切替室用扉４ａ、野菜室用扉５ａ、及び冷凍室用扉６ａが設けられている。冷蔵室用の観音開き型扉２ａ，２ｂが接する位置には結露防止用ヒータ７が内蔵されており、製氷室用扉３ａ、切替室用扉４ａが接する位置には結露防止用ヒータ８が内蔵されている。

図２は、図１の冷蔵庫本体１の右側面から見た断面図を示すものである。切替室４の後部には、切替室内が設定温度以下になることを防止する温度補償用ヒータ９が内蔵されている。野菜室５の後部と、野菜室５と冷凍室６の境界の仕切壁内部には、野菜室内が設定温度以下になることを防止する温度補償用ヒータ１０が内蔵されている。
また、冷蔵庫本体１後部には、各温度帯室を冷却するための冷却装置である蒸発器１２及びファンモータ１３が設けられている。

図３は、この発明の実施の形態１における回路構成図を示すものである。結露防止用ヒータ７，８及び温度補償用ヒータ９，１０には、その中で必要熱量が最大となるヒータと同じものが備えられている（例えば必要熱量最大となるヒータ１０の１０Ｗにヒータ７〜９を合わせる）。これらヒータ７〜１０はそれぞれに対応して、スイッチング素子であるフォトトライアックカプラ７ａ〜１０ａを介して交流電源７ｂ〜１０ｂに接続されている。これらフォトトライアックカプラ７ａ〜１０ａは、それぞれトランジスタ７ｃ〜１０ｃを介してマイクロコンピュータ１４に接続されている。また、このマイクロコンピュータ１４には、外気温度及び冷蔵庫本体１の冷蔵室２と切替室４と野菜室５の室内温度をそれぞれ計測するサーミスタ７ｄ〜１０ｄが接続されており、各室温度設定１５及び扉の開閉状態１６の情報が入力されている。
なお、２点鎖線で囲まれた範囲に示す交流電源１１ｂ及びゼロクロス検出回路１７は、後述する実施の形態２における回路構成要素である。

図４は、この発明の実施の形態１における制御フローチャートを示すものである。ステップ１として、マイクロコンピュータ１４はサーミスタ８ｄ〜１０ｄより得られた各室内温度、各室温度設定１５及び扉の開閉状態１６など（以降、冷蔵庫動作状態と呼ぶ）とサーミスタ７ｄより得られた外気温度を読み取る。ステップ２として、読み取った情報を元に、通電率テーブルから通電率を選択する。通電率テーブルは、外気温度及び冷蔵庫動作状態との関係から必要な熱量が得られるように設定されている。ステップ３として、マイクロコンピュータ１４が選択した通電率に従ってトランジスタ７ｃ〜１０ｃをオンオフ制御する。このことによって、例えば、ヒータ７を８Ｗ、ヒータ８を４Ｗ、ヒータ９を５Ｗ、及びヒータ１０を１０Ｗに制御する。なお、通電率とは、基準時間内に占めるこの同定格ヒータに通電される時間の割合をいうものとする。

はじめに、温度補償用ヒータ９，１０の制御を説明する。
マイクロコンピュータ１４はサーミスタ７ｄ〜１０ｄより得られた外気温度及び冷蔵庫動作状態を基に上記の通電率テーブルから通電率を選択する。そして、その通電率に基づいてトランジスタ９ｃ，１０ｃをオンオフ制御する。例えばトランジスタ９ｃがオンすると、フォトトライアックカプラ９ａによって温度補償用ヒータ９の通電経路が開かれ、温度補償用ヒータ９は通電される。トランジスタ９ｃがオフすると、フォトトライアックカプラ９ａによって温度補償用ヒータ９の通電経路が遮断され、温度補償用ヒータ９の通電は中止される。このような制御により温度補償用ヒータ９の通電率が制御され、温度補償用ヒータ９は切替室４内温度を設定温度に補償するのに必要な熱量に制御される。同様にして、温度補償用ヒータ１０も、マイクロコンピュータ１４が上記通電率テーブルから選択した通電率に基づいて野菜室５内温度を設定温度に補償するのに必要な熱量に制御される。

ここで、温度補償用ヒータ９，１０を最適熱量に制御するのは、切替室４及び野菜室５内の食品に悪影響を与えないためである。温度補償用ヒータ９，１０は外気温度が切替室４及び野菜室５内温度より低い場合等、室内温度が設定温度以下になることを防止する目的で設置されている。この目的を達成するために必要なヒータ熱量は、外気温度、温度帯室の各室温度設定１５、冷蔵庫の温度帯室構成及び室内空間容積等から、例えば温度補償用ヒータ９が５Ｗ、温度補償用ヒータ１０が１０Ｗと求められる。ここで、温度補償用ヒータ９に取り付けるヒータの熱量を１０Ｗと温度補償用ヒータ１０に合わせることによって、温度補償用ヒータ９，１０を共通化できる。しかし、温度補償用ヒータ９が過大熱量となり食品に悪影響を及ぼすため、温度補償用ヒータ９をマイクロコンピュータ１４とトランジスタ９ｃにより、５Ｗとなるよう通電率を制御する。

また、マイクロコンピュータ１４内にある、温度補償用ヒータ９，１０の通電率テーブルには、温度補償用ヒータ９，１０がそれぞれ過大な熱量にならないように、温度補償用ヒータ９，１０に対し、上限の通電率が定められており、規定値を上回る通電率の指令がマイクロコンピュータ１３に入力されても通電率が変更されないように対策されている。これにより、ノイズなどによって規定値を上回る通電率の指令がマイクロコンピュータ１３に入力されても、温度補償用ヒータ９，１０付近の温度が一時的に設定温度以上に上昇し、食品に悪影響を及ぼすことはない。

次に、結露防止用ヒータ７，８の制御について説明する。
マイクロコンピュータ１４は、サーミスタ７ｄより得られた外気温度及び冷蔵庫動作状態より上記の通電率テーブルから通電率を選択する。そして、その通電率に基づいてトランジスタ７ｃ，８ｃをオンオフ制御する。例えばトランジスタ７ｃがオンすると、フォトトライアックカプラ７ａによって結露防止用ヒータ７の通電経路が開かれ、結露防止用ヒータ７は通電される。トランジスタ７ｃがオフすると、フォトトライアックカプラ７ａによって結露防止用ヒータ７の通電経路が遮断され、結露防止用ヒータ７の通電は中止される。このような制御により結露防止用ヒータ７の通電率が制御され、結露防止用ヒータ７は結露防止に必要な熱量に制御される。同様にして、結露防止用ヒータ８も、マイクロコンピュータ１４が通電率テーブルから選択した通電率に基づいて結露防止に必要な熱量に制御される。

ここで、通電率テーブルにしたがって結露防止用ヒータ７，８がそれぞれ結露防止に必要な熱量に制御するのは、運転コスト低減を図るためである。一般に、冷蔵庫においては外気温度と温度室帯との温度差により、温度帯室の開口部の縁には結露が生じやすい。開口部の温度が外気温度と同程度かそれよりも高ければ結露を生じないので、真夏等の外気温度が高い場合を想定して、結露防止用ヒータ７，８の必要とする熱量を決定する。例えば、外気と触れ合う面積が大きい結露防止用ヒータ７は８Ｗ、外気と触れ合う面積が小さい結露防止用ヒータ８は４Ｗと求められる。結露防止用ヒータ７，８の定格熱量を最大熱量となる温度補償用ヒータ１０の１０Ｗに合わせると各ヒータの共通化が図れるが、余分な運転コストが発生する。そこで、結露防止用ヒータ８の熱量が４Ｗとなるようにマイクロコンピュータ１４によってトランジスタ８ｃをオンオフ制御する。結露防止用ヒータ７は外気と触れ合う面積が大きいため、例えば結露防止用ヒータ８と同ヒータを３個使用し、合計のヒータ熱量が８Ｗとなるようにマイクロコンピュータ１４によってトランジスタ７ｃをオンオフ制御する。

冬期等の外気温度が低い場合や、結露防止用ヒータ７と結露防止用ヒータ８のうち必要熱量の低いヒータを運転する際にも、余分な運転コストが発生するため、結露防止用ヒータ７，８を、トランジスタ７ｃ，８ｃをオンオフ制御することにより最適な熱量に制御し、運転コストを低減しながら、ヒータの共通化による部品種類の削減を図っている。

また、マイクロコンピュータ１４内にある、結露防止用ヒータ７，８の通電率テーブルには、結露防止用ヒータ７，８がそれぞれ過大な熱量にならないように、結露防止用ヒータ７，８に対し、上限の通電率が定められており、規定値を上回る通電率の指令がマイクロコンピュータ１３に入力されても通電率が変更されないように対策されている。これにより、ノイズなどによって規定値を上回る通電率の指令がマイクロコンピュータ１３に入力されても、消費電力の無駄が生じ、運転コストが増大することはない。

図５に通電率制御のタイムチャートの一例を示す。図５（ａ），（ｂ），（ｃ）及び（ｄ）はそれぞれ通電率８０パーセント、４０パーセント、５０パーセント及び１００パーセントの時のタイムチャートである。本実施形態１では、１０ｓ内の通電時間を制御することでヒータ熱量を制御しているが、通電時間の割合が等しければ特に基準とする時間は問わない。

また、本実施形態１ではスイッチング素子としてフォトトライアックカプラとトランジスタを用いる構成としたが、これに限らず、サイリスタ、ＦＥＴ或いはリレー等のスイッチング素子を用いることもできる。

このように構成された冷蔵庫本体１においては、設置箇所及び使用目的の異なる結露防止用ヒータ７，８、及び温度補償用ヒータ９，１０に同定格のヒータを設置でき、それぞれのヒータ目的に応じた熱量に制御することができる。したがって、ヒータ種類を１種類で共通化できる。

さらに、冷蔵庫製造工程における結露防止用ヒータ７，８、及び温度補償用ヒータ９，１０の取付間違いを防止することができる。

実施の形態２
実施の形態１では、結露防止用ヒータ７，８と温度補償用ヒータ９，１０のヒータ熱量を制御するのに、トランジスタ７ｃから１０ｃを通電率テーブルに従って時間でオンオフ制御したが、図３の２点鎖線で囲まれた範囲に示すゼロクロス検出回路を本実施形態１に設けることで、トランジスタ７ｃから１０ｃを位相テーブルに従って通電位相角でオンオフ制御することもできる。図６に、ゼロクロス検出の一例を示す。ここで、位相制御テーブルとは、結露防止用ヒータ７，８と温度補償用ヒータ９，１０で共通に使用されている同定格のヒータを所定の熱量に制御するために、この同定格ヒータに通電を開始するゼロクロスからの位相角がまとめられたテーブルをいうものである。この位相制御テーブルは、通電率テーブルの場合と同様に、結露防止用ヒータ７，８及び温度補償用ヒータ９，１０は外気温度及び冷蔵庫動作状態と制御位相との関係がそれぞれ設定されており、その目的に応じた適切な熱量が発生するようにしている。

本実施形態２においても、実施の形態１と同様に、設置箇所及び使用目的の異なる結露防止用ヒータ７，８、及び温度補償用ヒータ９，１０は同定格のヒータを設置でき、それぞれの設置箇所及び使用目的に応じた熱量に制御することで、ヒータの共通化による部品種類の削減を図ることができる。

また、マイクロコンピュータ１４内にある、結露防止用ヒータ７，８と温度補償用ヒータ９，１０の位相制御テーブルには、各ヒータごとに下限の位相角が定められている。これにより、ノイズなどによって規定値を下回る指令がマイクロコンピュータ１４に入力されても通電する位相角が変更されないように対策されている。

図７は、位相制御テーブルに従ってヒータ熱量を制御したときの、ヒータ電流波形の一例である。図７（ａ），（ｂ），（ｃ）及び（ｄ）はそれぞれ通電率８０パーセント、４０パーセント、５０パーセント及び１００パーセントとなるように位相角を制御している。なお、本実施形態２では、１周期を基準に位相角でオンオフ制御したが、半周期、または複数の周期を基準にオンオフ制御しても良い。例えば、図８に６周期を基準として通電率５０パーセントに位相制御したヒータ電流波形の一例を示す。

この発明の実施の形態１を示す冷蔵庫本体１の前面図である。 この発明の実施の形態１を示す冷蔵庫本体１の右側面から見た断面図である。 この発明の実施の形態１を示す回路構成図である。 この発明の実施の形態１を示す制御フローチャートである。 この発明の実施の形態１における通電率制御実施例であり、（ａ）は通電率８０パーセントの時のタイムチャートの一例、（ｂ）は通電率４０パーセントの時のタイムチャートの一例、（ｃ）は通電率５０パーセントの時のタイムチャートの一例、（ｄ）は通電率１００パーセントの時のタイムチャートの一例である。 この発明の実施の形態２におけるゼロクロス検出の一例である。 この発明の実施の形態２における位相制御実施例であり、（ａ）は通電率８０パーセントの時の位相制御の一例、（ｂ）は通電率４０パーセントの時の位相制御の一例、（ｃ）は通電率５０パーセントの時の位相制御の一例、（ｄ）は通電率１００パーセントの時の位相制御の一例である。 この発明の実施の形態２における６周期を基準として通電率５０パーセントに位相制御したヒータ電流波形の一例である。

符号の説明

１ 冷蔵庫本体、２ 冷蔵庫、２ａ 冷蔵室用扉、２ｂ 冷蔵室用扉、３ 製氷室、３ａ 製氷室用扉、４ 切替室、４ａ 切替室用扉、５ 野菜室、５ａ 野菜室用扉、６ 冷凍室、６ａ 冷凍室用扉、７ 結露防止用ヒータ、７ａ フォトトライアックカプラ、７ｂ 交流電源、７ｃ トランジスタ、７ｄ サーミスタ、８ 結露防止用ヒータ、８ａ フォトトライアックカプラ、８ｂ 交流電源、８ｃ トランジスタ、８ｄ サーミスタ、９ 温度補償用ヒータ、９ａ フォトトライアックカプラ、９ｂ 交流電源、９ｃ トランジスタ、９ｄ サーミスタ、１０ 温度補償用ヒータ、１０ａ フォトトライアックカプラ、１０ｂ 交流電源、１０ｃ トランジスタ、１０ｄ サーミスタ、１１ｂ 交流電源、１２ 蒸発器、１３ ファンモータ、１４ マイクロコンピュータ、１５ 各室温度設定、１６扉開閉状態、１７ ゼロクロス検出回路。

Claims (2)

1. 内部が１つまたは複数の温度帯室に区分された箱体と、
   この温度帯室内を冷却する冷却装置と、
   この冷却装置を制御して前記温度帯室を設定値に保つ温度制御部と
   を備えた冷蔵庫において、
   前記温度帯室が設定温度以下になることを防止する温度補償用ヒータ及び前記箱体への結露を防止する結露防止用ヒータからなる複数のヒータと、
   前記複数のヒータへの通電をそれぞれ制御するスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子をオンオフ制御する制御手段とを備え、
   前記複数のヒータの定格を同一とし、
   前記制御手段は、各ヒータがその使用箇所及び使用目的に応じた熱量となるように、各ヒータに対応した通電率が設定された通電率テーブルに従って前記スイッチング素子をオンオフ制御することを特徴とする冷蔵庫。
2. 内部が１つまたは複数の温度帯室に区分された箱体と、
   この温度帯室内を冷却する冷却装置と、
   この冷却装置を制御して前記温度帯室を設定値に保つ温度制御部と
   を備えた冷蔵庫において、
   前記温度帯室が設定温度以下になることを防止する温度補償用ヒータ及び前記箱体への結露を防止する結露防止用ヒータからなる複数のヒータと、
   前記複数のヒータへの通電をそれぞれ制御するスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子をオンオフ制御する制御手段とを備え、
   前記複数のヒータの定格を同一とし、
   前記制御手段は、各ヒータがその使用箇所及び使用目的に応じた熱量となるように、各ヒータに対応した制御位相が設定された位相制御テーブルに従って前記スイッチング素子をオンオフ制御することを特徴とする冷蔵庫。

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