JP2013057441A

JP2013057441A - 冷蔵庫

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Publication number: JP2013057441A
Application number: JP2011195818A
Authority: JP
Inventors: Toshikazu Sakai; 寿和境; Koichi Nishimura; 晃一西村
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-09-08
Filing date: 2011-09-08
Publication date: 2013-03-28
Anticipated expiration: 2031-09-08
Also published as: JP5927409B2

Abstract

【課題】ＦＣ冷却モードおよびＰＣ冷却モードに加えて、冷凍サイクル停止中に冷蔵室を冷却するオフサイクル冷却モードを有する冷蔵庫において、過負荷条件における冷蔵室あるいは冷凍室の温度上昇を抑制することを目的とする。
【解決手段】過負荷条件においてのみ同時冷却モードを実現することで高効率なＰＣ冷却モードをできるだけ維持しながら、過負荷条件における冷凍室と冷蔵室の冷却量を自動的に適正に調整することで、冷蔵室及び冷凍室の温度上昇を抑制することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、冷凍室と冷蔵室にそれぞれ冷気を遮断するダンパーを有し、１個の蒸発器を用いて冷凍室と冷蔵室それぞれを単独で冷却することにより、冷凍サイクルの効率を高めた冷蔵庫に関するものである。

省エネルギーの観点から、家庭用冷蔵庫においては、１個の蒸発器を用いて冷凍室と冷蔵室それぞれを単独で冷却することにより、冷凍サイクルの効率を高めた冷蔵庫がある。これは、比較的空気温度の高い冷蔵室を冷却する際に冷凍室よりも高い蒸発温度で冷却することで、冷凍サイクルの効率を高めるものである。

さらに、冷凍室と冷蔵室それぞれに設けられた冷気を遮断するダンパーを用いて、圧縮機停止中に低温である蒸発器の冷熱を利用して冷蔵室を冷却することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。これは、蒸発器に付着した霜の昇華熱あるいは融解熱を再利用することで、除霜時のヒータ電力を削減しながら冷蔵室の冷却に必要な冷凍サイクルの能力を削減することにより省エネルギー化を図るものである。

以下、図面を参照しながら従来の冷蔵庫を説明する。

図４は従来の冷蔵庫の縦断面図、図５は従来の冷蔵庫の冷凍サイクル構成図、図６は従来の冷蔵庫の冷却制御における状態遷移とその切換条件を示した図である。

図４および図５において、冷蔵庫１１は、筐体１２、扉１３、筐体１２を支える脚１４、筐体１２の下部に設けられた下部機械室１５、筐体１２の上部に配置された冷蔵室１７、筐体１２の下部に配置された冷凍室１８を有している。また、冷凍サイクルを構成する部品として、下部機械室１５に納められた圧縮機５６、冷凍室１８の背面側に収められた蒸発器２０、下部機械室１５内に納められた主凝縮器２１を有している。また、下部機械室１５を仕切る隔壁２２、隔壁２２に取り付けられ主凝縮器２１を空冷するファン２３、圧縮機５６の上部に設置された蒸発皿５７、下部機械室１５の底板２５を有している。

また、底板２５に設けられた複数の吸気口２６、下部機械室１５の背面側に設けられた排出口２７、下部機械室１５の排出口２７と筐体１１の上部を繋ぐ連通風路２８を有している。ここで、下部機械室１５は隔壁２２によって２室に分けられ、ファン２３の風上側に主凝縮器２１、風下側に圧縮機５６と蒸発皿５７を収めている。

また、冷凍サイクルを構成する部品として、主凝縮器２１の下流側に位置し、冷凍室１８の開口部周辺の筐体１２の外表面と熱結合された防露パイプ３７、防露パイプ３７の下流側に位置し、循環する冷媒を乾燥するドライヤ３８、ドライヤ３８と蒸発器２０を結合し、循環する冷媒を減圧する絞り３９を有している。

また、蒸発器２０で発生する冷気を冷蔵室１７と冷凍室１８に供給する蒸発器ファン５０、冷凍室１８に供給される冷気を遮断する冷凍室ダンパー５１、冷蔵室１７に供給される冷気を遮断する冷蔵室ダンパー５２、冷蔵室１７に冷気を供給するダクト５３、冷凍室１８の温度を検知するＦＣＣ温度センサ５４、冷蔵室１７の温度を検知するＰＣＣ温度センサ５５を有している。

以上のように構成された従来の冷蔵庫について以下にその動作を説明する。

図６において、Ｍ１〜Ｍ１１は従来の冷蔵庫の冷却制御におけるモード切換を示す。

ファン２３、圧縮機５６、蒸発器ファン５０をともに停止している冷却停止状態（以下、この動作を「ＯＦＦモード」という）において、ＦＣＣ温度センサ５４の検知する温度が所定値のＦＣＣ＿ＯＮ温度まで上昇するか、あるいは、ＰＣＣ温度センサ５５の検知する温度が所定値のＰＣＣ＿ＯＮ温度まで上昇する（すなわち、Ｍ１の条件を満足する）と、冷凍室ダンパー５１を閉とし、冷蔵室ダンパー５２を開として、圧縮機５６とファン２３、蒸発器ファン５０を駆動する（以下、この動作を「ＰＣ冷却モード」という）。

ＰＣ冷却モードにおいては、ファン２３の駆動によって、隔壁２２で仕切られた下部機械室１５の主凝縮器２１側が負圧となり複数の吸気口２６から外部の空気を吸引し、圧縮機５６と蒸発皿５７側が正圧となり下部機械室１５内の空気を複数の排出口２７から外部へ排出する。

一方、圧縮機５６から吐出された冷媒は、主凝縮器２１で外気と熱交換しながら一部の気体を残して凝縮した後、防露パイプ３７へ供給される。防露パイプ３７を通過した冷媒は冷凍室１８の開口部を暖めながら、筐体１２を介して外部に放熱して凝縮する。防露パイプ３７を通過した液冷媒は、ドライヤ３８で水分除去され、絞り３９で減圧されて蒸発器２０で蒸発しながら冷蔵室１７の庫内空気と熱交換して冷蔵室１７を冷却しながら、気体冷媒として圧縮機５６に還流する。

ＰＣ冷却モード中に、ＦＣＣ温度センサ５４の検知する温度が所定値のＦＣＣ＿ＯＦＦ温度まで下降上昇するとともに、ＰＣＣ温度センサ５５の検知する温度が所定値のＰＣＣ＿ＯＦＦ温度まで下降する（すなわち、Ｍ２の条件を満足する）と、ＯＦＦモードに遷移する。

また、ＰＣ冷却モード中に、ＦＣＣ温度センサ５４の検知する温度が所定値のＦＣＣ＿ＯＦＦ温度より高い温度を示すとともに、ＰＣＣ温度センサ５５の検知する温度が所定値のＰＣＣ＿ＯＦＦ温度まで下降する（すなわち、Ｍ５の条件を満足する）と、冷凍室ダンパー５１を開とし、冷蔵室ダンパー５２を閉として、圧縮機５６とファン２３、蒸発器ファン５０を駆動する。以下、ＰＣ冷却と同様に冷凍サイクルを稼動させることにより、冷凍室１８の庫内空気と蒸発器２０を熱交換して冷凍室１８を冷却する（以下、この動作を「ＦＣ冷却モード」という）。

ＦＣ冷却モード中に、ＦＣＣ温度センサ５４の検知する温度が所定値のＦＣＣ＿ＯＦＦ温度まで下降するとともに、ＰＣＣ温度センサ５５の検知する温度が所定値のＰＣＣ＿ＯＮ温度以上を示す（すなわち、Ｍ６の条件を満足する）と、ＰＣ冷却モードに遷移する。

また、ＦＣ冷却モード中に、ＦＣＣ温度センサ５４の検知する温度が所定値のＦＣＣ＿ＯＦＦ温度まで下降するとともに、ＰＣＣ温度センサ５５の検知する温度が所定値のＰＣＣ＿ＯＮ温度より低い温度を示す（すなわち、Ｍ４の条件を満足する）と、ＯＦＦモードに遷移する。

次に、蒸発器２０に付着した霜を利用した冷却動作について説明する。

蒸発器２０の近傍に設置された除霜ヒータ（図示せず）に通電するとともに、圧縮機５６を停止、冷凍室ダンパー５１を閉とし、冷蔵室ダンパー５２を開として蒸発器ファン５０を駆動する（以下、この動作を「デフロストモード」という）ことによって、蒸発器２０に付着した霜を融解除去するとともに、除去されつつある霜の昇華熱あるいは融解熱を
利用して冷蔵室１７を冷却する。

また、蒸発器２０の近傍に設置された除霜ヒータ（図示せず）に通電せずに、圧縮機５６を停止、冷凍室ダンパー５１を閉とし、冷蔵室ダンパー５２を開として蒸発器ファン５０を駆動する（以下、この動作を「オフサイクル冷却モード」という）ことによって、蒸発器２０とこれに付着している霜の低温の顕熱と霜の昇華熱あるいは融解熱を利用して冷蔵室１７を冷却する。このとき、蒸発器２０に付着した霜は完全に融解除去されることはないが、蒸発器２０に付着した霜を再利用することで、デフロストモード時のヒータ（図示せず）の電力を削減しながら冷蔵室１７を冷却することができる。

ＦＣ冷却モード中に、電源投入時、あるいは、前回のデフロスト終了時から所定時間Ｔｘ２を経過する（すなわち、Ｍ７の条件を満足する）と、冷凍室１８を通常より低い温度まで冷却するためにＦＣ冷却を所定時間継続する（以下、この動作を「プリクールモード」という）。次に、プリクール開始からが所定時間Ｔｘ３経過する（すなわち、Ｍ８の条件を満足する）と、デフロスト動作に遷移する。そして、デフロスト中に、蒸発器２０に取り付けられたＤＥＦ温度センサ（図示せず）の検知する温度が所定値のＤＥＦ＿ＯＦＦ温度より高い温度を示すか、あるいは、デフロスト開始から所定時間Ｔｘ４経過する（すなわち、Ｍ９の条件を満足する）と、オフサイクル冷却モードに遷移する。

また、ＯＦＦモード中に、ＯＦＦ開始から所定時間Ｔｍ経過する（すなわち、Ｍ１０の条件を満足する）と、オフサイクル冷却モードに遷移する。

オフサイクル冷却モード中に、オフサイクル冷却の開始から所定時間Ｔｄ経過する（すなわち、Ｍ１１の条件を満足する）と、ＯＦＦモードに遷移する。

ここで、過負荷条件における冷却動作について説明する。

従来の冷蔵庫においては、冷蔵室１７を単独で冷却するＰＣ冷却と、冷凍室１８を単独で冷却するＦＣ冷却を切り換えて冷却制御を行うため、冷蔵室１７あるいは冷凍室１８に高温の食材などが投入されるような過大な負荷が発生した場合、冷蔵室１７あるいは冷凍室１８のどちらか一方が長時間冷却されないことが懸念される。

そこで、Ｍ５の条件に付記されたように、ＰＣ冷却中にＦＣＣ温度センサ５４の検知する温度が所定値のＦＣＣ＿ＯＮ温度を越えた場合、あるいは、Ｍ６の条件に付記されたように、ＦＣ冷却中にＰＣＣ温度センサ５５の検知する温度が所定値のＰＣＣ＿ＯＮ温度を越えた場合、ＰＣＣ温度センサ５５の検知する温度が所定値のＰＣＣ＿ＯＦＦ温度に到達するか、あるいは、ＦＣＣ温度センサ５４の検知する温度が所定値のＦＣＣ＿ＯＦＦ温度に到達するまでの間、所定時間ＴｘｒのＰＣ冷却と所定時間ＴｘｆのＦＣ冷却を交互に繰り返す（以下、この動作を「交互冷却」という）。これによって、冷蔵室１７あるいは冷凍室１８のどちらか一方が長時間冷却されない状態を回避することができる。

以上のように説明した動作によって、ＰＣ冷却モードの蒸発器２０の温度をＦＣ冷却モードよりも高く保つことで、冷凍サイクルの効率を高めることができるとともに、オフサイクル冷却モードによって蒸発器２０に付着した霜の融解潜熱を再利用することで、除霜時のヒータ電力（図示せず）を削減しながら冷蔵室１７の冷却に必要な冷凍サイクルの能力を削減することにより省エネルギー化を図ることができる。

特開平９−２３６３６９号公報

しかしながら、従来の冷蔵庫の構成では、一部の過負荷条件において交互冷却が実施された場合、冷蔵室１７あるいは冷凍室１８のどちらか一方が鈍冷となる問題があった。これは、特定の過負荷条件において予め設定した冷却時間Ｔｘｒ、Ｔｘｆでは、電源投入時や、夏場に頻繁に扉開閉が行われるなどの様々な過負荷条件に対して適正に制御することが困難となるためである。結果として、一部の過負荷条件において、冷蔵室１７と冷凍室１８の負荷バランスが冷却時間Ｔｘｒ、Ｔｘｆの割合と一致せず、冷蔵室１７あるいは冷凍室１８のどちらか一方が冷却不足となるためである。また、交互冷却では冷凍室１８が非冷却となるＰＣ冷却モードの冷却時間Ｔｘｒを適正に調整しなければ、一部の過負荷条件ではアイスクリームなどの冷凍食品が溶けてしまう問題も懸念される。

本発明は、従来の課題を解決するもので、高効率なＰＣ冷却モードをできるだけ維持しながら、過負荷条件における冷蔵室あるいは冷凍室の負荷バランスに応じて冷却量を適正に調整して温度上昇を抑制することを目的とする。

従来の課題を解決するために、本発明の冷蔵庫は、通常条件ではＦＣ冷却モードとＰＣ冷却モード、オフサイクル冷却モードを組み合わせて冷却するとともに、過負荷条件では同時冷却モードとＦＣ冷却モードを組み合わせて冷却することを特徴とするものである。これによって、通常条件では高効率なＰＣ冷却モードをできるだけ維持するとともに、過負荷条件では冷凍室の冷却を継続しながら、冷凍室と冷蔵室の冷却量を自動的に調整することができる。

本発明の冷蔵庫は、通常条件では高効率なＰＣ冷却モードをできるだけ維持するとともに、過負荷条件では冷凍室の冷却を継続しながら、冷凍室と冷蔵室の冷却量を自動的に適正に調整することで、冷蔵室及び冷凍室の温度上昇を抑制することができる。

本発明の実施の形態１における冷蔵庫の縦断面図本発明の実施の形態１における冷蔵庫のサイクル構成図本発明の実施の形態１における冷蔵庫の冷却制御における状態遷移とその切換条件を示した図従来の冷蔵庫の縦断面図従来の冷蔵庫のサイクル構成図従来の冷蔵庫の冷却制御における状態遷移とその切換条件を示した図

第１の発明は、冷蔵室と、冷凍室と、冷凍サイクルと、前記冷凍サイクルの構成要素である蒸発器と、前記蒸発器で発生した冷気を前記冷蔵室および前記冷凍室へ供給する蒸発器ファンと、前記蒸発器から前記冷蔵室へ供給される冷気を遮断する冷蔵室ダンパーと、前記蒸発器から前記冷凍室へ供給される冷気を遮断する冷凍室ダンパーと、前記冷凍室の温度を検知するＦＣＣ温度センサと、前記冷蔵室の温度を検知するＰＣＣ温度センサと、前記ＰＣＣ温度センサより上部に設置され、前記冷蔵室の上部の温度を検知するＤＦＰ温度センサとを有する冷蔵庫において、前記冷凍室ダンパーを開放し、前記冷蔵室ダンパーを閉塞して、前記冷凍サイクルを稼動しながら前記蒸発器で発生した冷気を供給して前記冷凍室を冷却するＦＣ冷却モードと、前記冷凍室ダンパーを閉塞し、前記冷蔵室ダンパーを開放して、前記冷凍サイクルを稼動しながら前記蒸発器で発生した冷気を供給して前記
冷蔵室を冷却するＰＣ冷却モードと、前記冷凍室ダンパーを開放し、前記冷蔵室ダンパーを開放して、前記冷凍サイクルを稼動しながら前記蒸発器で発生した冷気を供給して前記冷凍室と冷蔵室を同時に冷却する同時冷却モードと、前記冷凍室ダンパーを閉塞し、前記冷蔵室ダンパーを開放して、前記冷凍サイクルを停止しながら前記蒸発器ファンを運転することで、前記蒸発器と前記冷蔵室内の空気を熱交換するオフサイクル冷却モードとを有し、通常条件ではＦＣ冷却モードとＰＣ冷却モード、オフサイクル冷却モードを組み合わせて冷却するとともに、過負荷条件では同時冷却モードとＦＣ冷却モードを組み合わせて冷却するものであり、通常条件では高効率なＰＣ冷却モードをできるだけ維持するとともに、過負荷条件では冷凍室の冷却を継続しながら、冷凍室と冷蔵室の冷却量を自動的に適正に調整することができ、冷蔵室及び冷凍室の温度上昇を抑制することができる。

第２の発明は、第１の発明において、可変速圧縮機を有し、前記圧縮機が所定回転数未満ではＦＣ冷却モードとＰＣ冷却モード、オフサイクル冷却モードを組み合わせて冷却するとともに、前記圧縮機が所定回転数以上では同時冷却モードとＦＣ冷却モードを組み合わせて冷却するものであり、同時冷却モードにおける蒸発器の温度上昇を抑制して、冷凍室の冷却能力不足を抑制することができる。

第３の発明は、第１または第２の発明において、同時冷却モードからＦＣ冷却モードに切り換える際のＦＣＣ温度センサの基準温度を、冷却運転を開始する際のＦＣＣ温度センサの基準温度よりも高く設定するものであり、冷凍室が許容できる温度上限まで同時冷却モードをできるだけ維持して、冷蔵室の冷却能力不足を抑制することができる。

第４の発明は、第１から第３のいずれかの発明において、ＰＣＣ温度センサとＤＦＰ温度センサの温度挙動から冷蔵室の冷却速度の鈍化を検知し、蒸発器の除霜間隔を短縮するものであり、蒸発器の着霜に伴う同時冷却モードの冷蔵室風量低下を早期に回復することができ、冷蔵室の冷却能力不足を抑制することができる。

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が、従来例と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。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は本発明の実施の形態１における冷蔵庫の縦断面図、図２は本発明の実施の形態１における冷蔵庫のサイクル構成図、図３は本発明の実施の形態１における冷蔵庫の冷却制御における状態遷移とその切換条件を示した図である。

図１および図２において、冷蔵庫１１は、筐体１２、扉１３、筐体１２を支える脚１４、筐体１２の下部に設けられた下部機械室１５、筐体１２の上部に設けられた上部機械室１６、筐体１２の上部に配置された冷蔵室１７、筐体１２の下部に配置された冷凍室１８を有する。また、冷凍サイクルを構成する部品として、上部機械室１６に納められた圧縮機１９、冷凍室１８の背面側に収められた蒸発器２０、下部機械室１５内に納められた主凝縮器２１を有している。また、下部機械室１５を仕切る隔壁２２、隔壁２２に取り付けられ主凝縮器２１を空冷するファン２３、隔壁２２の風下側に設置された蒸発皿２４、下部機械室１５の底板２５を有している。

ここで、圧縮機１９は可変速圧縮機であり、２０〜８０ｒｐｓから選択された６段階の回転数を使用する。これは、配管などの共振を避けながら、圧縮機１９の回転数を低速〜高速の６段階に切り換えて冷凍能力を調整するためである。圧縮機１９は、起動時は低速で運転し、冷蔵室１７あるいは冷凍室１８を冷却するための運転時間が長くなるに従って増速する。これは、最も高効率な低速を主として使用するとともに、高外気温や扉開閉な
どによる冷蔵室１７あるいは冷凍室１８の負荷の増大に対して、適切な比較的高い回転数を使用するためである。このとき、冷蔵庫１１の冷却運転モードとは独立に、圧縮機１９の回転数を制御するが、蒸発温度が高く比較的冷凍能力が大きいＰＣ冷却モードの起動時の回転数をＦＣ冷却モードよりも低く設定してもよい。また、冷蔵室１７あるいは冷凍室１８の温度低下に伴って、圧縮機１９を減速しながら冷凍能力を調整してもよい。

また、底板２５に設けられた複数の吸気口２６、下部機械室１５の背面側に設けられた排出口２７、下部機械室１５の排出口２７と上部機械室１６を繋ぐ連通風路２８を有している。ここで、下部機械室１５は隔壁２２によって２室に分けられ、ファン２３の風上側に主凝縮器２１、風下側に蒸発皿２４を収めている。

また、蒸発器２０で発生する冷気を冷蔵室１７と冷凍室１８に供給する蒸発器ファン３０、冷凍室１８に供給される冷気を遮断する冷凍室ダンパー３１、冷蔵室１７に供給される冷気を遮断する冷蔵室ダンパー３２、冷蔵室１７に冷気を供給するダクト３３、冷凍室１８の温度を検知するＦＣＣ温度センサ３４、冷蔵室１７の温度を検知するＰＣＣ温度センサ３５、冷蔵室１７の上部でＰＣＣ温度センサ３５よりも上部の冷蔵室１７の温度を検知するＤＦＰ温度センサ３６を有している。ここで、ダクト３３は冷蔵室１７と上部機械室１６が隣接する壁面に沿って形成され、ダクト３３を通過する冷気の一部を冷蔵室の中央付近から排出するとともに、冷気の多くは上部機械室１６が隣接する壁面を冷却しながら通過した後に冷蔵室１７の上部から排出する。

以上のように構成された本発明の実施の形態１における冷蔵庫について、以下その動作を説明する。

図３において、Ｌ１〜Ｌ１５は本発明の実施の形態１における冷蔵庫の冷却制御におけるモード切換を示す。ここで、従来の冷蔵庫と同一の冷却運転モード及びモード切換条件については、詳細な説明を省略する。

先ず、オフサイクル冷却モードについて説明する。

ＯＦＦモード中に、Ｌ１の条件（すなわち、Ｍ１の条件）を満足するか、あるいは、ＤＦＰ温度センサ３６の検知する温度が所定値のＤＦＰ＿ＯＮ温度まで上昇する（すなわち、Ｌ１０の条件を満足する）と、オフサイクル冷却モードに遷移する。

そして、オフサイクル冷却モード中に、ＦＣＣ温度センサ３４の検知する温度が所定値のＦＣＣ＿ＯＮ温度を越えず、かつ、ＰＣＣ温度センサ３５の検知する温度が所定値のＰＣＣ＿ＯＮ温度を越えず、かつ、ＤＦＰ温度センサ３６の検知する温度が所定値のＤＦＰ＿ＯＦＦ温度まで下降する（すなわち、Ｌ１１の条件を満足する）と、ＯＦＦモードに遷移する。また、オフサイクル冷却モード中に、Ｌ１の条件（すなわち、Ｍ１の条件）を満足すると、ＰＣ冷却モードに遷移する。

これによって、冷蔵室１７の上部に設置されたＤＦＰ温度センサ３６を用いて、オフサイクル冷却モードの時間を適正に調整することができる。従来の冷蔵庫では常に一定時間Ｔｄのオフサイクル冷却を行っていたため、冷蔵室１７の温度が必要以上に低下する懸念があった。

次に、過負荷条件における冷却動作について説明する。

ＰＣ冷却モード中に、ＦＣＣ温度センサ３４の検知する温度が所定値のＦＣＣ＿ＯＦＦ温度より高い温度を示すとともに、ＰＣＣ温度センサ３５の検知する温度が所定値のＰＣＣ＿ＯＦＦ温度まで下降する（すなわち、Ｌ５の条件を満足する）と、ＦＣ冷却モードに遷移する。加えて、Ｌ５の条件に付記したように、ＰＣ冷却モード中に、所定時間Ｔｘ１経過後、ＦＣＣ温度センサ３４の検知する温度と所定値のＦＣＣ＿ＯＦＦ温度との差が、ＰＣＣ温度センサ３５の検知する温度と所定値のＰＣＣ＿ＯＦＦ温度との差と同等以上になると、ＦＣ冷却モードに遷移する。

ＦＣ冷却モード中に、ＦＣＣ温度センサ３４の検知する温度が所定値のＦＣＣ＿ＯＦＦ温度まで下降するとともに、ＰＣＣ温度センサ３５の検知する温度が所定値のＰＣＣ＿ＯＮ温度以上を示す（すなわち、Ｌ６の条件を満足する）と、ＰＣ冷却モードに遷移する。加えて、Ｌ６の条件に付記したように、ＦＣ冷却モード中に、所定時間Ｔｘ１経過後、ＦＣＣ温度センサ３４の検知する温度と所定値のＦＣＣ＿ＯＦＦ温度との差が、ＰＣＣ温度センサ３５の検知する温度と所定値のＰＣＣ＿ＯＦＦ温度との差と同等以下になると、ＰＣ冷却モードに遷移する。

これによって、冷蔵室１７と冷凍室１８がともに高温となる電源投入時などの過負荷条件において、所定時間Ｔｘ１毎にＰＣ冷却モードとＦＣ冷却モードを交互に切り換えるとともに、冷却を終了する目安となるＯＦＦ温度との乖離がより大きい方を優先的に冷却することができる。この結果、従来の冷蔵庫で実施していた時間固定の交互冷却に比べて、より柔軟に冷却運転時間を振り分けることができる。

しかしながら、冷却運転時間に自由度を持たせた交互冷却を行っても、冷凍室１８の冷却が断続的に行われるため、アイスクリームなど冷凍食品の保存温度の上限を越える懸念があった。そこで、過負荷条件においてのみ、冷蔵室１７と冷凍室１８を同時に冷却する動作（以下、この動作を「同時冷却モード」という）を加えた。

同時冷却モードとは、冷凍室ダンパー３１を開、冷蔵室ダンパー３２を開として、圧縮機１９とファン２３、蒸発器ファン３０を駆動するものである。同時冷却モードにおいては、ファン２３の駆動によって、隔壁２２で仕切られた下部機械室１５の主凝縮器２１側が負圧となり複数の吸気口２６から外部の空気を吸引し、圧縮機１９と蒸発皿５７側が正圧となり下部機械室１５内の空気を複数の排出口２７から外部へ排出する。

一方、圧縮機１９から吐出された冷媒は、主凝縮器２１で外気と熱交換しながら一部の気体を残して凝縮した後、防露パイプ３７へ供給される。防露パイプ３７を通過した冷媒は冷凍室１８の開口部を暖めながら、筐体１２を介して外部に放熱して凝縮する。防露パイプ３７を通過した液冷媒は、ドライヤ３８で水分除去され、絞り３９で減圧されて蒸発器２０で蒸発しながら冷蔵室１７および冷凍室１８の庫内空気と熱交換して冷蔵室１７および冷凍室１８を冷却しながら、気体冷媒として圧縮機１９に還流する。

このとき、蒸発器ファン３０を高速回転して、冷蔵室１７および冷凍室１８を並列に冷却するために必要な風量を確保する。この結果、ＦＣ冷却モードに比べて、高温で高風速となる空気が蒸発器２０に流入することで、蒸発器２０の吹き出し空気温度が上昇傾向となるため、比較的高い回転数で圧縮機１９を運転して適正な冷凍能力を確保することが望ましい。同時冷却モードで圧縮機１９を低速で運転すると、蒸発器２０の吹き出し空気温度が上昇して冷凍室１８を低温まで冷却できないことが懸念される。

そこで、ＰＣ冷却モード中に、圧縮機１９の回転数が所定回転数以上である（すなわち、Ｌ１２の条件を満足する）場合、同時冷却モードに遷移するとともに、同時冷却モード中に、圧縮機１９の回転数が所定回転数未満である（すなわち、Ｌ１３の条件を満足する）場合、ＰＣ冷却モードに遷移する。また、Ｌ１２とＬ１３のモード切換は他の状態遷移に優先して行われる。これは、圧縮機１９の回転数が所定回転数以上まで増速していることで、冷蔵庫１１が過負荷条件であることを検知して同時冷却モードに遷移するとともに、圧縮機１９の回転数が所定回転数未満において、蒸発器２０の吹き出し空気温度が上昇して冷凍室１８を低温まで冷却できないことが回避するためである。

また、同時冷却モード中に、ＰＣＣ温度センサ３５の検知する温度が所定値のＰＣＣ＿ＯＦＦ温度以下まで低下するか、あるいは、所定時間Ｔｘ５経過後、ＦＣＣ温度センサ３４の検知する温度がＦＣＣ＿ＯＮ温度よりも高い所定値のＦＣＣ＿ＬＩＭ温度以上を示す（すなわち、Ｌ１４の条件を満足する）と、ＦＣ冷却モードに遷移する。これは、ＦＣ冷却モード中に非冷却となる冷蔵室１７の温度上昇を抑制するために、冷凍室１８が許容される温度上限まで同時冷却モードを継続するものである。従って、ＦＣＣ温度センサ３４の検知するＦＣＣ＿ＬＩＭ温度は、通常冷却中の上限温度であるＦＣＣ＿ＯＮ温度よりも２〜５℃高い、弱冷に相当する所定値とすることが望ましい。

なお、本実施の形態１においては、過負荷条件に対応する同時冷却モードに遷移するＬ１２の条件を圧縮機１９の回転数で規定したが、高外気温での電源投入時や頻繁な扉開閉などを検知して同時冷却モードに遷移してもよい。圧縮機１９が増速するまでもなく、冷蔵庫１１が過負荷条件にあることが明確であれば、より早く同時冷却モードに遷移することができる。また、この場合、冷蔵室１７や冷凍室１８の温度がある程度低下することを検知して同時冷却モードを解除するように、Ｌ１３の条件を変更してもよい。これによって、本実施の形態１と同様に、最も効率の高いＰＣ冷却モードをより長時間使用することができる。

次に、同時冷却モード中に蒸発器２０が着霜した場合のデフロストについて説明する。

同時冷却モード中に、ＦＣＣ温度センサ３４の検知する温度が所定値のＦＣＣ＿ＬＩＭ温度より低い温度を示し、かつ、ＰＣＣ温度センサ３５の検知する温度が所定値のＰＣＣ＿ＯＦＦ温度より高い温度を示すとともに、同時冷却モードの開始から所定時間Ｔｘ６経過後、ＰＣＣ温度センサ３５の検知する温度とＤＦＰ温度センサ３６の検知する温度の差が所定値α以下になる（すなわち、Ｌ１５の条件を満足する）と、デフロストモードに遷移する。

これは、同時冷却モード中に蒸発器２０が着霜して冷蔵室１７が鈍冷傾向となった時に、所定時間Ｔｘ２毎に行われる通常のデフロストを早めて実施するものであり、蒸発器２０の除霜間隔を縮めることで冷蔵室１７の冷却能力を早期に回復することができる。同時冷却モードにおいては、蒸発器ファン３０を高速回転して、冷蔵室１７と冷凍室１８の両方に並行して送る風量を確保しているが、蒸発器２０に大量の着霜が生じた場合、十分な風量が確保できなくなる。この時、蒸発器２０の直ぐ前に形成された冷凍室１８に比べて、蒸発器２０から送風する経路が比較的長い冷蔵室１７の風量が大きく低下し、冷蔵室１７の上部にある冷気の吹き出し位置に比較的近いＤＦＰ温度センサ３６と冷蔵室１７の中央部付近にあるＰＣＣ温度センサ３５との温度差が所定値αより小さくなる。

従って、ＰＣＣ温度センサ３５の検知する温度とＤＦＰ温度センサ３６の検知する温度の差を利用して、同時冷却モード中の冷蔵室１７の冷却状態が正常であるか、あるいは、蒸発器２０の着霜により冷蔵室１７が鈍冷傾向にあるか検知することができ、冷蔵室１７が鈍冷傾向にある場合、蒸発器２０の除霜間隔を縮めることで冷蔵室１７の冷却能力を早
期に回復することができる。

以上のように、本発明の冷蔵庫は、ＦＣ冷却モードおよびＰＣ冷却モードに加えて、冷凍サイクル停止中に冷蔵室を冷却するオフサイクル冷却モードを有する冷蔵庫において、過負荷条件においてのみ同時冷却モードを実現することで高効率なＰＣ冷却モードをできるだけ維持しながら、過負荷条件における冷凍室と冷蔵室の冷却量を自動的に適正に調整することで、冷蔵室及び冷凍室の温度上昇を抑制することができる。

以上のように、本発明にかかる冷蔵庫は、ＦＣ冷却モードおよびＰＣ冷却モードに加えて、冷凍サイクル停止中に冷蔵室を冷却するオフサイクル冷却モードを有する冷蔵庫において、過負荷条件においてのみ同時冷却モードを実現することで高効率なＰＣ冷却モードをできるだけ維持しながら、過負荷条件における冷蔵室あるいは冷凍室の温度上昇を抑制することができるので、業務用冷蔵庫など他の冷凍冷蔵応用商品にも適用できる。

１１冷蔵庫
１２筐体
１５下部機械室
１６上部機械室
１９圧縮機
２０蒸発器
３０蒸発器ファン
３１冷凍室ダンパー
３２冷蔵室ダンパー
３３ダクト
３４ＦＣＣ温度センサ
３５ＰＣＣ温度センサ
３６ＤＦＰ温度センサ

Claims

冷蔵室と、冷凍室と、冷凍サイクルと、前記冷凍サイクルの構成要素である蒸発器と、前記蒸発器で発生した冷気を前記冷蔵室および前記冷凍室へ供給する蒸発器ファンと、前記蒸発器から前記冷蔵室へ供給される冷気を遮断する冷蔵室ダンパーと、前記蒸発器から前記冷凍室へ供給される冷気を遮断する冷凍室ダンパーと、前記冷凍室の温度を検知するＦＣＣ温度センサと、前記冷蔵室の温度を検知するＰＣＣ温度センサと、前記ＰＣＣ温度センサより上部に設置され、前記冷蔵室の上部の温度を検知するＤＦＰ温度センサとを有する冷蔵庫において、前記冷凍室ダンパーを開放し、前記冷蔵室ダンパーを閉塞して、前記冷凍サイクルを稼動しながら前記蒸発器で発生した冷気を供給して前記冷凍室を冷却するＦＣ冷却モードと、前記冷凍室ダンパーを閉塞し、前記冷蔵室ダンパーを開放して、前記冷凍サイクルを稼動しながら前記蒸発器で発生した冷気を供給して前記冷蔵室を冷却するＰＣ冷却モードと、前記冷凍室ダンパーを開放し、前記冷蔵室ダンパーを開放して、前記冷凍サイクルを稼動しながら前記蒸発器で発生した冷気を供給して前記冷凍室と冷蔵室を同時に冷却する同時冷却モードと、前記冷凍室ダンパーを閉塞し、前記冷蔵室ダンパーを開放して、前記冷凍サイクルを停止しながら前記蒸発器ファンを運転することで、前記蒸発器と前記冷蔵室内の空気を熱交換するオフサイクル冷却モードとを有し、通常条件ではＦＣ冷却モードとＰＣ冷却モード、オフサイクル冷却モードを組み合わせて冷却するとともに、過負荷条件では同時冷却モードとＦＣ冷却モードを組み合わせて冷却することを特徴とする冷蔵庫。
可変速圧縮機を有し、前記圧縮機が所定回転数未満ではＦＣ冷却モードとＰＣ冷却モード、オフサイクル冷却モードを組み合わせて冷却するとともに、前記圧縮機が所定回転数以上では同時冷却モードとＦＣ冷却モードを組み合わせて冷却することを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
同時冷却モードからＦＣ冷却モードに切り換える際のＦＣＣ温度センサの基準温度を、冷却運転を開始する際のＦＣＣ温度センサの基準温度よりも高く設定することを特徴とする請求項１または２記載の冷蔵庫。
ＰＣＣ温度センサとＤＦＰ温度センサの温度挙動から冷蔵室の冷却速度の鈍化を検知し、蒸発器の除霜間隔を短縮することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の冷蔵庫。