JP2014035128A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】時計を有することなく、時刻を推定し、除霜運転と製氷運転を目的の時間に行なうことができる冷蔵庫を提供する。
【解決手段】タイマ７８が計測している２４時間の間に、外気温センサ４２で検出した検出外気温が最低となった時間が含まれる最低温度時間帯を算出し、前記最低温度時間帯を基準にして予め定められた時間で、除霜ヒータによる除霜運転、又は、製氷装置２２による製氷運転を行う。
【選択図】図４

Description

本発明の実施形態は、冷蔵庫に関するものである。

従来より、電気料金が時間帯により異なっている場合に、低いランニングコストで冷蔵庫の運転を行うため、時計を内蔵し、その時計が計測する時刻に基づいて電気料金が安い時間帯で除霜運転を優先的に行なう冷蔵庫が提案されている。

特開２００７−２４００７９号公報

しかし、上記のような時計を内蔵した冷蔵庫は、常に時計を正確に合わせる必要があり、時計が合っていないと冷蔵庫が誤動作を起こしてしまうという問題点があった。また、停電などが起こった場合に時計が停止したり、時計を動かす電池が無くなった場合に、冷蔵庫のユーザが時計を合わせ直したり、電池を取り替えなければならないという問題点があった。

そこで、本発明の実施形態は、時計を有することなく、時刻を推定し、除霜運転と製氷運転を目的の時間に行なうことができる冷蔵庫を提供することを目的とする。

本発明の実施形態は、時間を計測するタイマと、冷凍サイクルを構成する蒸発器と、前記蒸発器の除霜を行うための除霜ヒータと、製氷を行うための製氷装置と、冷蔵庫のキャビネット外の外気温を検出する外気温センサと、前記タイマが計測している２４時間の間に、前記外気温センサで検出した検出外気温が最低となった時間が含まれる最低温度時間帯を算出する時間帯算出部と、前記最低温度時間帯を基準にして予め定められた時間で、前記除霜ヒータをよる除霜運転、又は、前記製氷装置による製氷運転を行う制御部と、を有する冷蔵庫である。

実施形態１の冷蔵庫の縦断面図である。 冷蔵室の一方のドアを開いた状態の上部の斜視図である。 冷凍サイクルの図である。 冷蔵庫のブロック図である。 タイマの計測時間と検出した外気温と関係を示すグラフである。 除霜運転と製氷運転を行なうための制御方法を示すフローチャートである。 実施形態２におけるタイマの計測時間と検出した外気温の関係である。 実施形態３におけるタイマの計測時間と検出した外気温との関係を示すグラフである。

発明の実施の形態

以下、一実施形態の冷蔵庫１０について図面に基づいて説明する。

実施形態１

実施形態１の冷蔵庫１０について図１〜図６に基づいて説明する。

（１）冷蔵庫１０の構造
冷蔵庫１０の構造について図１、図２に基づいて説明する。図１は、本実施形態の冷蔵庫１０の縦断面図であり、図２が冷蔵庫１０の上部斜視図である。

図１に示すように、冷蔵庫１０のキャビネット１２は、外箱と内箱とより構成され、その間に断熱材を有した断熱構造である。このキャビネット１２には、上部から順番に冷蔵室１４、野菜室１６、製氷室１８、大型の冷凍室２０が設けられ、製氷室１８の横には不図示の小型冷凍室が設けられている。野菜室１６と製氷室１８、小型冷蔵室との間には、断熱仕切り体が設けられている。

製氷室１８内部には、製氷装置２２が配され、冷蔵室１４の下部には、製氷装置２２に水を供給するタンク２４が配されている。また、冷蔵室１４の背面上部には、冷蔵庫１０の制御基板２６が取り付けられている。冷凍室２０の背面、すなわちキャビネット１２の底部には機械室２８が設けられている。機械室２８には、圧縮機３８が設けられている。

図２に示すように、冷蔵室１４の前面には、観音開き式の扉１４ａ、１４ｂが設けられ、野菜室１６、製氷室１８、製氷室、冷凍室２０の前面には引出し式の扉１６ａ，１８ａ，２０ａが設けられている。

図１に示すように、野菜室１６の背面下部には、冷蔵用蒸発器（以下、「Ｒエバ」という）３０が設けられ、Ｒエバ３０の上方には、冷蔵用庫内ファン（以下、「Ｒファン」という）３２が設けられている。Ｒエバ３０の下方には、冷蔵用除霜ヒータ（以下、「Ｒ除霜ヒータ」という）４４が設けられている。

冷凍室２０の背面上部には、冷凍用蒸発器（以下、「Ｆエバ」という）３４が設けられ、Ｆエバ３４の上方には冷凍用庫内ファン（以下、「Ｆファン」という）３６が設けられている。Ｆエバ３４の下方には冷凍用除霜ヒータ（以下、「Ｆ除霜ヒータ」という）４６が設けられている。

冷蔵室１４の観音開き式の扉１４ａの前面には、ユーザが冷蔵庫１０を操作するための操作盤４０が設けられ、操作盤４０の前面には、冷蔵庫１０の周囲の外気温を検出する外気温センサ４２が設けられている。

冷蔵室１４の背面には、冷蔵室１４の庫内温度を検出する冷蔵用庫内温度センサ（以下、「Ｒセンサ」という）５０が設けられている。大型の冷凍室２０の背面には、冷凍室２０の庫内温度を検出する冷凍用庫内温度センサ（以下、「Ｆセンサ」という）５２が設けられている。

Ｒエバ３０の上部には、冷蔵用除霜センサ（以下、「Ｒ除霜センサ」という）５４が設けられ、Ｆエバ３４にも同様に冷凍用除霜センサ（以下、「Ｆ除霜センサ」という）５６が設けられている。

（２）冷凍サイクル６０の構造
次に、冷蔵庫１０の冷凍サイクル６０の構造について、図３に基づいて説明する。

圧縮機３８の吐出側から順番に、凝縮器６２、防露パイプ６４、三方弁６６の入口が接続されている。

三方弁６６の一方のＲ出口には、冷蔵用キャピラリチューブ（以下、「Ｒキャピラリチューブ」という）６８、Ｒエバ３０、Ｒアキュムレータ６９が接続されている。

三方弁６６の他方のＦ出口には、冷凍用キャピラリチューブ（以下、「Ｆキャピラリチューブ」という）７０、Ｆエバ３４、Ｆアキュムレータ７１、逆止弁７２が接続されている。

逆止弁７２の出口側とアキュムレータ６９の出口側が一つになり、その後にサクションパイプ７４を経て圧縮機３８の吸入側に至る。

この冷凍サイクル６０では、冷媒は圧縮機３８で圧縮されて、高温高圧の気体状の冷媒に変化し、凝縮器６２と防露パイプ６４で放熱しながら液体状の冷媒となる。液体状の冷媒は、三方弁６６によってＲキャピラリチューブ６８、又は、Ｆキャピラリチューブ７０に送られ、Ｒキャピラリチューブ６８、又は、Ｆキャピラリチューブ７０で気化し易いように減圧され、その後にＲエバ３０、又は、Ｆエバ３４で気化し、周囲から熱を奪うことにより冷気が発生する。周囲から熱を奪った冷媒は、各アキュムレータ６９，７１にそれぞれ流れ、各アキュムレータ６９，７１では気液混合体状の冷媒を気体状の冷媒と液体状の冷媒とにそれぞれ分離し、気体状の冷媒のみがサクションパイプ７４を経て圧縮機３８へ戻り、再び圧縮され高温高圧の気体状の冷媒となる。

（３）冷蔵庫１０の電気的構成
次に、冷蔵庫１０の電気的構成について、図４のブロック図に基づいて説明する。

制御基板２６には、マイコンなどよりなる制御部７６が設けられている。この制御部７６には、図４に示すように、製氷装置２２、圧縮機３８、Ｒファン３２、Ｆファン３６、三方弁６６、Ｒ除霜ヒータ４４、Ｆ除霜ヒータ４６が接続され、また、操作盤４０、外気温センサ４２、Ｒセンサ５０、Ｆセンサ５２、Ｒ除霜センサ５４、Ｆ除霜センサ５６が接続されている。

また、制御部７６内部には、タイマ７８が内蔵されている。このタイマ７８は、時計機能を有さず、冷蔵庫１０の電源が投入されてからの時間を計測する。例えば、タイマ７８は、冷蔵庫１０の電源が投入されてから７８時間、１０２４時間などの計測を常に行なっている。

圧縮機３８のモータは、制御部７６によってインバータ制御され、ＰＷＭ制御などの周波数制御によって回転数が可変となり、回転数が高いほど冷媒の供給量が多くなる。

（４）ＲモードとＦモード
冷凍サイクル６０において、制御部７６が、冷蔵室１４と野菜室１６を冷却する冷蔵運転（以下、「Ｒモード」という）と、製氷室１８、製氷室、大型の冷凍室２０を冷却する冷凍運転（以下、「Ｆモード」という）を交互に行い、また、除霜運転、製氷運転を行う。

Ｒモードにおいては、制御部７６が三方弁６６のＦ出口を閉じ、Ｒ出口を開き、液体状の冷媒をＲエバ３０に流す。また、制御部７６は、Ｒファン３２をＯＮし、Ｆファン３６をＯＦＦする。Ｒエバ３０に流れた液体状の冷媒は、Ｒエバ３０を冷却し、この冷却された空気（冷気）はＲファン３２によって冷蔵室１４と野菜室１６に送られる。この冷気によって冷蔵室１４と野菜室１６の庫内温度が１℃〜５℃に保持される。

Ｆモードにおいては、制御部７６は三方弁６６のＲ出口を閉じ、Ｆ出口を開き、液体状の冷媒をＦエバ３４に流す。また、制御部７６は、Ｒファン３２をＯＦＦし、Ｆファン３６をＯＮする。Ｆエバ３４に流れた液体状の冷媒は、Ｆエバ３４を冷却し、この冷却された空気（冷気）はＦファン３６によって小型冷蔵室、製氷室１８、大型の冷凍室２０に送られる。この冷気によって小型冷蔵室、製氷室１８、大型の冷凍室２０の庫内温度が−１８℃〜−２６℃に保持される。

（５）除霜運転
除霜運転は１日１回程度実施するものであり、Ｒ除霜ヒータ４４がＲエバ３０を加熱し、Ｆ除霜ヒータ４６がＦエバ３４を加熱し、Ｒ除霜センサ５４及びＦ除霜センサ５６が所定温度（例えば、２℃）以上になると、制御部７６が、Ｒエバ３０及びＦエバ３４の霜取りが終了したと判断し、除霜運転を終了させる。

（６）製氷運転
制御部７６は、製氷室１８に内蔵された製氷装置２２の検知レバー２２ａが、氷を検知しなくなると、氷が全て使用されたと判断して、製氷運転を開始する。この製氷運転は、冷蔵室１４にあるタンク２４から水を製氷装置２２の製氷皿２２ｂに供給し、Ｆモードにおいて、製氷を実施する。

（７）除霜運転と製氷運転の動作時期
上記で説明した除霜運転と製氷運転の動作時期について、図５及び図６に基づいて説明する。

この除霜運転と製氷運転は、他の運転とは異なり冷蔵庫１０の電力消費量が大きくなるため、昼間の電力消費量が多いピーク時間帯を避け、夜間の電力消費量が少ない時間帯において行なうようにした方がよい。しかし、本実施形態の冷蔵庫１０は時計機能を有さないため、外気温の変化に基づいて現在の時刻を推定し、それに基づいて電力消費量の少ない時間帯において除霜運転と製氷運転を行なう。

制御部７６は、タイマ７８を用いて、冷蔵庫１０の電源投入時からの時間を計測している。この場合に、図５に示すように、制御部７６は、電源投入時から４時間毎にＡ１時間帯、Ｂ１時間帯、・・・・Ｆ１時間帯に区切って、２４時間（１日）を６個の時間帯に分けて計測している。但し、冷蔵庫１０の電源投入時のタイミング（すなわち、冷蔵庫１０のコンセントを差し込んだ時刻）によって、Ａ１時間帯が昼の時間帯になったり、夜の時間帯になったりするため、この６つの時間帯は、時刻には対応していない。また、停電やコンセントが外されたりして電源供給が遮断された場合には、このタイマ７８による時間の計測はリセットされる。

制御部７６は、冷蔵室１４の扉１４ａに設けられた外気温センサ４２によって冷蔵庫１０の周りの外気温を計測し、タイマ７８で計測している時間に対応させて記録する。図５は、縦軸が外気温センサ４２によって検出した外気温（℃）であり、横軸がタイマ７８で計測している時間である。

図５に示すように、制御部７６は、Ｂ１時間帯において最低外気温Ｔｍｉｎ（例えば、１５℃）を記録し、Ｄ１時間帯において最高外気温Ｔｍａｘ（例えば、３０℃）を記録する。そのため、この図５の外気温変化によると、Ｂ１時間帯が１日の中で早朝の時間帯に該当し、Ｄ１時間帯が昼間の時間帯に該当すると推定される。

そのため、制御部７６は、最低外気温を記録している最低時間帯Ｂ１に除霜運転及び製氷運転を行い、逆に、最高温度時間帯Ｄ１に除霜運転及び製氷運転は禁止する。

以下、制御部７６が行う除霜運転と製氷運転の動作制御方法について図６のフローチャートに基づいて説明する。

ステップＳ１において、冷蔵庫１０の電源が投入されるとステップＳ２に進む。

ステップＳ２において、制御部７６は、タイマ７８の計測を開始し、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３において、制御部７６は、タイマ７８の計測と同時に、外気温センサ４２によって外気温の検出を開始し、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４において、制御部７６は、タイマＳ２が動作を開始してから２４時間の外気温の変化を記録し、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５において、制御部７６は、２４時間の検出した外気温の変化の中で、最低温度時間帯と最高温度時間帯を算出する。例えば、図５においては上記で説明したように、最低温度時間帯がＢ１時間帯であり、最高温度時間帯がＤ１時間帯である。そしてステップＳ６に進む。

ステップＳ６において、制御部７６は、初日の２４時間については外気温の変化を記録するのみであったが、２日目以降は毎日、算出した最低温度時間帯と最高温度時間帯に基づいて除霜運転及び製氷運転を行う。具体的には、制御部７６は、最低温度時間帯Ｂ１から２４時間後のＢ２時間帯に除霜運転及び製氷運転を行い、最高温度時間帯Ｄ１から２４時間後のＤ２時間帯における除霜運転及び製氷運転を禁止する。これによって、消費電力量の多い除霜運転と製氷運転を、時計を有することなく早朝に行なうことができ、逆に、昼間に行なうことはない。そしてステップＳ７に進む。

ステップＳ７において、制御部７６は、電源の供給が停止されたか否かを判断し停止されていなければステップＳ６に戻り、２日目以降継続して最低温度時間帯に対応する時間帯に除霜運転及び製氷運転を毎日行い、最高温度時間帯に対応する時間帯において除霜運転及び製氷運転を毎日禁止する。一方、制御部７６は、停電又はコンセントが外されることにより電源の供給が停止されれば、除霜運転と製氷運転の動作制御を終了する。

（８）効果
以上により本実施形態の冷蔵庫１０であると、初日に外気温の変化を２４時間記録して最低温度時間帯と最高温度時間帯を算出し、２日目以降は最低温度時間帯の２４時間後、４８時間後、以下２４×ｎ時間後に除霜運転及び製氷運転を毎日行う。また、最高温度時間帯の２４時間後、４８時間後、２４×ｎ時間後においては除霜運転及び製氷運転を毎日禁止する。これによって、時計を設けることなく、除霜運転、製氷運転を早朝に行ない、昼間に行なうことはない。そのため、全国で消費電力量が少ない早朝において消費電力の多い除霜運転及び製氷運転を行なうことができ、逆に全国で消費電力量が多い昼間のピーク時間帯に除霜運転及び製氷運転を行なうことはない。

また、時計を有さないため、冷蔵庫１０のユーザが時計を合わせたり、電池を交換する必要がない。

また、停電又はコンセントを外すことにより電源の供給が停止になっても、電源の供給が復帰した後、再び最低温度時間帯と最高温度時間帯を算出することにより、適切な時間帯に除霜運転と製氷運転を行なうことができる。

（９）変更例１
上記実施形態では、電源を投入した初日の温度変化のみを用いて最低温度時間帯と最高温度時間帯を求めたが、１日だけでは誤差がある可能性がある。

そのため、本変更例では、初日から複数日（例えば、２〜４日）の外気温の平均値を求め、その平均値における最低温度時間帯と最高温度時間帯を用いてもよい。

（１０）変更例２
上記実施形態では、外気温の最低温度と最高温度をそのまま用いた。

しかし、本変更例では、最高温度Ｔｍａｘと最低温度Ｔｍｉｎの温度差が、基準温度（例えば、２℃）より小さい場合には、その２４時間分の外気温の変化は用いず、次の日の外気温の変化を用いる。これは、最低気温と最高気温の温度差が少ない場合には誤差がある可能性があるからである。

（１１）変更例３
上記実施形態では、図５において最低気温が１回、最高気温が１回記録されているが、制御部７６が外気温の変化を記録した場合に、最低気温が複数回又は最高気温が複数回記録される場合がある。

この場合には、何らかの誤差が生じているとして、本変更例では、その２４時間の外気温の変化を用いず、次の日の外気温の変化を用いる。

（１２）変更例４
本変更例では、上記実施形態の除霜運転と製氷運転の動作制御方法に加えて、検出した外気温の単位時間当たりの上昇率が所定値以上のとき、制御部７６は、キッチンが使用されたりして電力が消費されていると判断して、除霜運転及び製氷運転を行なわないようにしてもよい。例えば、その上昇率としては、１時間当たり５℃である。

（１３）変更例５
上記実施形態では、除霜運転と製氷運転を同時に行なうように説明したが、これに限らず除霜運転又は製氷運転どちらか一方を行なってもよい。すなわち、制御部７６は、氷が満杯の場合には除霜運転のみを行ない、逆に霜が付いていない場合には製氷運転のみを行ってもよい。また、制御部７６が、どちらも行わない場合があってもよい。

実施形態２

次に、実施形態２の冷蔵庫１０について、図７に基づいて説明する。

実施形態１では、外気温が最低温度が含まれる最低温度時間帯において除霜運転及び製氷運転を行った。

これに代えて、本実施形態では、最低温度時間帯と外気温の単位時間当たりの上昇率が最大値θｍａｘとなった時間の間で、制御部７６が除霜運転又は製氷運転を行う。この理由は、外気温の単位時間当たりの上昇率が最大値θｍａｘとなる時間は午前中であり、最低温度時間帯は早朝であるため、この間の時間帯に除霜運転又は製氷運転を行う。通常、午前中は午後よりも全国の電力消費量が少ないため、除霜運転及び製氷運転を行い易い。例えば、図７に示すように、時間帯Ｂ１〜Ｃ１において除霜運転又は製氷運転を行う。

また、図７に示すように、外気温の単位時間当たりの上昇率が最大値θｍａｘとなった時間と、上昇率が最小値θｍｉｎとなった時間の間では、制御部７６は、除霜運転及び製氷運転を行わない。上昇率が最大値θｍａｘとなる時間は午前中であり、その後に上昇率が最小値θｍｉｎとなる時間は昼間の時間（例えば、午後２時〜午後３時）であるため、この間は全国の消費電力量が多いピーク時間帯と考えられるため、除霜運転及び製氷運転を行わない。

実施形態３

次に、実施形態３の冷蔵庫１０について、図８に基づいて説明する。

本実施形態では、除霜運転又は製氷運転を行うタイミングを、検出した外気温の単位時間当たりの上昇率が最小値θｍｉｎとなった時間と、最低温度時間帯の間で行なう。例えば、図８に示すように、上昇率が最小値θｍｉｎとなった時間帯はＤ１であり、その後に表れる最低温度時間帯はＢ２である。そのため、制御部７６は、時間帯Ｄ１〜Ｂ２の間で除霜運転又は製氷運転を行う。時間帯Ｄ１は、上昇率が最小値θｍｉｎとなっているため、最も気温が高いと考えられ、午後２時〜午後３時と推定でき、最低温度時間帯は上記したように早朝（午前４時〜午前５時）であると指定できので、除霜運転及び製氷運転を行う時間は、午後３時以降で、次の日の朝までに行なうことができる。

これにより、除霜運転及び製氷運転が、ピーク時間帯の昼間に行なうことがなく、夕方から夜間にかけて行なうことができる。

変更例

以下、上記各実施形態の変更例について説明する。

（１）変更例１
上記各実施形態では、外気温センサ４２からのみ除霜運転及び製氷運転の動作タイミングを求めたが、この外気温センサ４２からの検出外気温に加えて扉スイッチの開閉状態の情報も用いてもよい。

例えば、単位時間当たりの扉スイッチのＯＮ／ＯＦＦの回数が所定値（例えば、２回）以上の場合には、制御部７６は、昼間の時間帯と判断し、逆に所定値よりも小さい場合には夜間の時間帯と判断する。すなわち、外気温の変化と併せて、扉の開閉状態が少ない時間帯に除霜運転や製氷運転を行なうと、確実に早朝の時間帯において運転を行なうことができる。

（２）変更例２
上記各実施形態では、１日を４時間毎に区切り、各時間帯における最低温度又は最高温度を求めたが、これに代えて、１つの時間帯の間に記録した外気温を平均した温度を外気温と判断し、その平均外気温に基づいて最低温度時間帯を求めてもよい。

（３）変更例３
上記各実施形態では、初日に最低温度時間帯と最高温度時間帯を求めたら、以降２４時間毎に除霜運転又は製氷運転の制御を行なう。しかし、タイマ７８の計測が次第にずれてくる可能性もあるので、例えば、２４０時間毎、２４００時間毎にタイマ７８を強制的にリセットし、最低温度時間帯と最高温度時間帯を算出をし直してもよい。

（４）その他
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０・・・冷蔵庫、２２・・・製氷装置、２６・・・制御基盤、３０・・・Ｒエバ、３４・・・Ｆエバ、４４・・・Ｒ除霜ヒータ、４６・・・Ｆ除霜ヒータ、５４・・・Ｒ除霜センサ、５６・・・Ｆ除霜センサ、６０・・・冷凍サイクル、７６・・・制御部、７８・・・タイマ

Claims (7)

1. 時間を計測するタイマと、
   冷凍サイクルを構成する蒸発器と、
   前記蒸発器の除霜を行うための除霜ヒータと、
   製氷を行うための製氷装置と、
   冷蔵庫のキャビネット外の外気温を検出する外気温センサと、
   前記タイマが計測している２４時間の間に、前記外気温センサで検出した検出外気温が最低となった時間が含まれる最低温度時間帯を算出する時間帯算出部と、
   前記最低温度時間帯を基準にして予め定められた時間で、前記除霜ヒータをよる除霜運転、又は、前記製氷装置による製氷運転を行う制御部と、
   を有する冷蔵庫。
2. 前記制御部は、前記最低温度時間帯中に前記除霜運転、又は、前記製氷運転を行う、
   請求項１に記載の冷蔵庫。
3. 前記制御部は、前記最低温度時間帯と、前記検出外気温の単位時間当たりの上昇率が最大値となった時間の間で、前記除霜運転、又は、前記製氷運転を行う、
   請求項１に記載の冷蔵庫。
4. 前記制御部は、前記検出外気温の単位時間当たりの上昇率が最小値となった時間と、前記最低温度時間帯との間で、前記除霜運転、又は、前記製氷運転を行う、
   請求項１に記載の冷蔵庫。
5. 前記時間帯算出部が、前記計測している２４時間における、前記検出外気温が最高となった時間が含まれる最高温度時間帯を算出し、
   前記制御部は、前記最高温度時間帯中に前記除霜運転、及び、前記製氷運転を行わない、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
6. 前記制御部は、前記検出外気温の単位時間当たりの上昇率が最大値となった時間と、前記上昇率が最小値となった時間の間では、前記除霜運転、及び、前記製氷運転を行わない、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
7. 前記制御部は、前記検出外気温の単位時間当たりの上昇率が所定値以上のとき、前記除霜運転、及び、前記製氷運転を行わない、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の冷蔵庫。

Images