JP2017156013A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】冷凍室と冷蔵室を仕切る断熱仕切壁からの冷熱の漏洩を抑制することができる位置に温度センサを配置し、更に食品が収納されたことを温度センサによって検出して自動的に急速冷凍モードを制御できる新規な冷蔵庫を提供することにある。
【解決手段】下部冷凍室５の上側に設けられ、下部冷凍室５と上部冷凍室４或いは上部冷蔵室２を仕切る仕切構成材１７a、１８に第１の温度センサ５０を設け、更に第１の温度センサ５０から離れた下部冷凍室５に第２の温度センサ５２を設け、これらの温度センサの出力信号を用いて急速冷凍モードの実行を制御する。
【選択図】図５

Description

本発明は食品や飲料水等を冷蔵或いは冷凍して貯留する冷蔵庫に係り、特に冷凍室を備えた冷蔵庫に関するものである。

最近の冷蔵庫では、冷蔵庫を構成する箱体内部の上部に冷蔵室、中間部に冷凍室、下部に野菜室を配置し、それぞれの貯蔵室同士は熱の移動が少ないように断熱仕切壁により区画されている。つまり、冷凍室と隣接する冷蔵室や野菜室に冷凍室の冷熱が流入しないように、冷凍室と隣接する冷蔵室や野菜室は真空断熱材やポリウレタンフォームが配置された断熱仕切壁によって区画されている。

そして、冷蔵庫として一般的に主流である間冷式冷蔵庫（冷却器で冷やされた冷気を、送風ファンによって冷凍室、冷蔵室、野菜室に吹き出す方式の冷蔵庫）では、冷蔵庫内部に冷気を生成する冷凍サイクルを備え、この冷凍サイクルの冷却器で生成された冷気を送風ファンにより各貯蔵室に循環させて貯蔵物の冷却を行っている。

このような間冷式冷蔵庫（以下、単に冷蔵庫と表記する）においては、冷却器を含む冷凍サイクルを構成する各種機器、送風ファン、冷気が通過する冷気風路は、構造的な観点から冷蔵庫の背面側に配置されており、冷気風路を流れる冷気は各貯蔵室内の奥側壁面部に形成された吹き出し口より各貯蔵室内に送風されるものである。

ところで、最近では核家族化や共働き夫婦の増加等の家庭環境の変化により、冷凍室での冷凍保存法が多様化する傾向にある。家庭での冷凍室の使い方には、冷凍温度帯で販売されていた食品を購入して貯蔵するこれまでの使い方の他に、買い溜めした食品、例えば肉類の急速冷凍保存、或いは調理した料理の急速冷凍保存といった急速冷凍モードを主体とする使い方が提案されている。

このような冷凍室の使い方として、例えば、特開２０１０-２５５３２号公報（特許文献１）においては、調理した温度の高い食品が、冷凍室に収納されたのを赤外線センサで検出すると、圧縮機を駆動して急速に冷却し、次に調理した食品が所定温度まで冷却されたのを赤外線センサで検出すると、圧縮機による急速冷凍運転を停止する冷凍方法が示されている。

しかしながら、赤外線センサはセンサの視野範囲の温度を検出するため、温度が高い食品や、冷凍室扉の開閉に伴う外気の混入も検出するため、食品が収納されたものなのか、又は冷凍室扉の開閉による外気の混入等の外乱によるものなのか、判別することが難しいという課題がある。このため、特許文献１では、赤外線センサの検出出力の時間的な変化から、時間軸に対して変化が急峻な場合は外乱による温度変化と判断し、緩慢な場合は食品が収納されたものと判断して、食品の場合に限り急速冷却を行うために圧縮機を駆動するようにしている。

特開２０１０-２５５３２号公報

ところで、特許文献１に記載の冷蔵庫においては、温度を検出するために赤外線センサを使用しているが、測定対象の食品を視野範囲に含ませることが必要であるため、設置場所が自ずと限られる問題がある。特許文献１では、図９にあるように冷凍室と冷蔵室を区画する断熱仕切壁に赤外線センサを設けている。これによって、冷凍室に配置されたトレーや収納ケース等に食品が収納されたことを検出している。

このように、赤外線センサを使用する場合は、測定対象である食品を視野範囲に含むことが必要になり、製品設計上の観点から設計自由度が制限されるという課題があった。

更に、副次的であるが、断熱仕切壁には真空断熱材が配置されるので、赤外線センサを配置すると、この配置部分で真空断熱材を貼付けできなくなり、冷凍室から冷蔵室に冷熱が漏れるという課題を新たに生じる。更に、最近では冷蔵庫の容量増加を図るために断熱仕切壁も薄くなり、尚更、赤外線センサを断熱仕切壁に設置することが困難になっている。

したがって、設計自由度を確保する観点から、赤外線センサを使用しないで自動的に急速冷凍モードの制御を行なうことが求められている。このような背景から、赤外線センサの代わりにサーミスタのような温度センサを用い、しかも食品の収納の有無を正確に検出できる適切な位置に温度センサを配置して食品の収納状態を検出することが要請されている。

本発明の主たる目的は、食品の収納の有無を正確に検出できる位置に温度センサを配置し、更に食品が収納されたことを温度センサによって検出して自動的に急速冷凍モードを制御できる新規な冷蔵庫を提供することにある。

本発明の他の目的は、冷凍室と冷蔵室を仕切る断熱仕切壁からの冷熱の漏洩を抑制することができる位置に温度センサを配置し、更に食品が収納されたことを温度センサによって検出して自動的に急速冷凍モードを制御できる新規な冷蔵庫を提供することにある。

本発明の第１の特徴は、下部冷凍室の上側に設けられ、下部冷凍室と上部冷凍室を仕切る仕切構成材、或いは下部冷凍室と冷蔵室を仕切る仕切構成材に第１の温度センサを設け、更に第１の温度センサから離れた下部冷凍室に第２の温度センサを設け、これらの温度センサの出力信号を用いて食品の収納を判断して急速冷凍モードの実行を制御する、ところにある。

本発明の第２の特徴は、下部冷凍室の上側に設けられ、下部冷凍室と上部冷凍室を仕切る、真空断熱材を備えていない仕切構成材に第１の温度センサを設け、更に第１の温度センサから離れた下部冷凍室に第２の温度センサを設け、これらの温度センサの出力信号を用いて食品の収納を判断して急速冷凍モードの実行を制御する、ところにある。

本発明の第１の特徴によれば、赤外線センサのように取り付け位置が制限されないので、冷蔵庫の製品設計の観点から設計自由度を向上することができる。

また、本発明の第２の特徴によれば、断熱仕切壁に温度センサを設けないので、断熱仕切壁に真空断熱材を広く貼り付けられ、断熱仕切壁からの冷熱の漏洩を抑制することができる。

本発明が適用される冷蔵庫の正面外観図である。 図１に示す冷蔵庫の縦断面を示す縦断面図である。 図１に示す冷蔵庫の庫内の背面内部の構成を示す正面図である。 本発明の第１の実施形態になる冷凍室の要部拡大断面図である。 図５に示す温度センサ付近の要部拡大断面図である。 食品の収納の有無を判断して急速冷却モードを行うタイムチャート図である。 図６に示すタイムチャートを実行するフローチャート図である。 本発明の第２の実施形態になる冷凍室の要部拡大断面図である。 本発明の第３の実施形態になる冷凍室の要部拡大断面図である。 本発明の第４の実施形態になる冷凍室の要部拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。

本発明の具体的な実施例を説明する前に、本発明が適用される冷蔵庫の構成を図１乃至図３に基づいて説明する。図１は冷蔵庫の正面外観図であり、図２は図１の縦断面を示す断面図であり、図３は図１に示す冷蔵庫の庫内の背面内部の構成を示す正面図である。尚、図２においては製氷室の断面は示されていない。

図１、及び図２において、冷蔵庫１は、上方から冷蔵室２、製氷室（冷凍室の一部である）３及び上部冷凍室４、下部冷凍室５、野菜室６を有する。ここで、製氷室３と上部冷凍室４は、冷蔵室２と下部冷凍室５との間に左右に並べて設けている。一例として、冷蔵室２はおよそ＋３℃、野菜室６はおよそ＋３℃〜＋７℃の冷蔵温度帯の貯蔵室である。また、製氷室３、上部冷凍室４及び下部冷凍室５は、およそ−１８℃の冷凍温度帯の貯蔵室である。尚、図示していないが、製氷室３と上部冷凍室４と間には縦方向に配置された仕切壁が設けられており、この仕切壁を境に製氷室３と上部冷凍室４とが並置されている。また、上部冷凍室４は下部冷凍室５より容積が小さく形成されており、少量の食品が冷凍、貯蔵されるものである。

冷蔵室２は前方側に、左右に分割された観音開き（いわゆるフレンチ型）の冷蔵室扉２ａ、２ｂを備えている。製氷室３、上部冷凍室４、下部冷凍室５、野菜室６は夫々引き出し式の製氷室扉３ａ、上部冷凍室扉４ａ、下部冷凍室扉５ａ、野菜室扉６ａを備えている。

また、各扉の貯蔵室側の面には、各扉の外縁に沿うように磁石が内蔵されたパッキン（図示せず）を設けており、各扉の閉鎖時、鉄板で形成された冷蔵庫外箱のフランジや各仕切り鉄板に密着し貯蔵室内への外気の侵入、及び貯蔵室からの冷気の漏れを抑制する構成とされている。

ここで、図２に示すように冷蔵庫本体１０の下部には機械室１１が形成され、この中に圧縮機１２が内蔵されている。冷却器収納室１３と機械室１１には水抜き通路１４によって連通され、凝縮水が排出できるようになっている。

図２に示すように、冷蔵庫本体１０の庫外と庫内は、内箱と外箱との間に発泡断熱材（発泡ポリウレタン）を充填することにより形成される断熱箱体１５により隔てられている。また冷蔵庫本体１０の断熱箱体１５は複数の真空断熱材１６を実装している。冷蔵庫本体１０は、上側断熱仕切壁１７ａにより冷蔵室２と上部冷凍室４及び製氷室３（図１参照、図２中で製氷室３は図示されていない）とが区画され、下側断熱仕切壁１７ｂにより下部冷凍室５と野菜室６とが区画されている。

また、下部冷凍室５の上部には横仕切部１８を設けている。横仕切部１８は、製氷室３及び上部冷凍室４と下部冷凍室５とを上下方向に仕切っている。ただ、製氷室３、上部冷凍室４及び下部冷凍室５は流体的につながれているので、同じ冷気が供給されている。また、横仕切部１８の上部には、製氷室３と上部冷凍室４との間を左右方向に仕切る縦仕切部を設けている。

横仕切部１８は、下側断熱仕切壁１７ｂの前面及び左右側壁前面と共に、下部冷凍室扉５ａの貯蔵室側の面に設けたパッキン（図示せず）と接触する。製氷室扉３ａと上部冷凍室扉４ａの貯蔵室側の面に設けたパッキン（図示せず）は、横仕切部１８、縦仕切部、上側断熱仕切壁１７ａ及び冷蔵庫本体１の左右側壁前面と接することで、各貯蔵室と各扉との間での冷気の移動をそれぞれ抑制している。

図２に示すように、上部冷凍室４、下部冷凍室５及び野菜室６は、それぞれの貯蔵室の前方に備えられた扉４ａ、５ａ、６ａが取り付けられている。また、上部冷凍室４には上部冷凍貯蔵容器４１が収納、配置され、下部冷凍室５には上段冷凍貯蔵容器６１、下段冷凍貯蔵容器６２が収納、配置されている。更に、野菜室６には上段野菜貯蔵容器７１、下段野菜貯蔵容器７２が収納、配置されている。

そして、製氷室扉３ａ、上部冷凍室扉４ａ、下部冷凍室扉５ａ及び野菜室扉６ａは、それぞれ図示しない取手部に手を掛けて手前側に引き出すことにより、製氷貯蔵容器３ｂ（図示せず）、上部冷凍貯蔵容器４１、下段冷凍貯蔵容器６２、下段野菜貯蔵容器７２が引き出せるようになっている。

詳しくは、下段冷凍貯蔵容器６２は冷凍室扉内箱に取り付けられた支持アーム５ｄに下段冷凍貯蔵容器６２の側面上部のフランジ部が懸架されており、冷凍室扉５aを引き出すと同時に下段冷凍貯蔵容器６２のみが引き出される。上段冷凍貯蔵容器６１は冷凍室５の側面壁に形成された凹凸部（図示しない）に載置されており前後方向にスライド可能になっている。

下段野菜貯蔵容器７２も同様にフランジ部が野菜室扉６ａの内箱に取り付けられた支持アーム６ｄに懸架され、上段野菜貯蔵容器７１は野菜室側面壁の凹凸部に載置されている。また、この野菜室６には断熱箱体１５に固定された電熱ヒーター６Ｃが設けられており、この電熱ヒーター６Ｃによって野菜室６の温度が冷やし過ぎにならないように、野菜の貯蔵に適した温度になるようにしている。尚、この電熱ヒーター６Ｃは必要に応じて設けられれば良いものであるが、本実施例では野菜の貯蔵がより上手く行えるように電熱ヒーター６Ｃを設けるようにしている。

次に冷蔵庫の冷却方法について説明する。冷蔵庫本体１には冷却器収納室１３が形成され、この中に冷却手段として冷却器１９を備えている。冷却器１９（一例として、フィンチューブ熱交換器）は、下部冷凍室５の背部に備えられた冷却器収納室１３内に設けられている。また、冷却器収納室１３内であって冷却器１９の上方には送風手段として送風ファン２０（一例として、プロペラファン）が設けられている。

冷却器１９で熱交換して冷やされた空気（以下、冷却器１９で熱交換した低温の空気を「冷気」と称する）は、送風ファン２０によって冷蔵室送風ダクト２１、冷凍室送風ダクト２２、及び図示しない製氷室送風ダクトを介して、冷蔵室２、製氷室３、上部冷凍室４、下部冷凍室５、野菜室６の各貯蔵室へそれぞれ送られる。

各貯蔵室への送風は、冷蔵温度帯の冷蔵室２への送風量を制御する第一の送風制御手段（以下、冷蔵室ダンパ２３という）と、冷凍温度帯の冷凍室４、５への送風量を制御する第二の送風量制御手段（以下、冷凍室ダンパ２４という）とにより制御される。ちなみに、冷蔵室２、製氷室３、上部冷凍室４、下部冷凍室５、及び野菜室６への各送風ダクトは、図３に破線で示すように冷蔵庫本体１の各貯蔵室の背面側に設けられている。具体的には、冷蔵室ダンパ２３が開状態、冷凍室ダンパ２４が閉状態のときには、冷気は、冷蔵室送風ダクト２１を経て多段に設けられた吹き出し口２５から冷蔵室２に送られる。

また、冷蔵室２を冷却した冷気は、冷蔵室２の下部に設けられた冷蔵室戻り口２６から冷蔵室−野菜室連通ダクト２７を経て、下側断熱仕切壁１８の下部右奥側に設けた野菜室吹き出し口２８から野菜室６へ送風される。野菜室６からの戻り冷気は、下側断熱仕切壁１８の下部前方に設けられた野菜室戻りダクト入口２９から野菜室戻りダクト３０を経て、野菜室戻りダクト出口から冷却器収納室１３の下部に戻る。尚、別の構成として冷蔵室−野菜室連通ダクト２７を野菜室６へ連通せずに、図３において冷却器収納室１２の上面から見て、右側下部に戻す構成としてもよい。この場合の一例として、冷蔵室−野菜室連通ダクト２７の前方投影位置に野菜室送風ダクトを配置して、冷却器１９で熱交換した冷気を、野菜室吹き出し口２８から野菜室６へ直接送風するようになる。

図２、図３に示すように、冷却器収納室１３の前方には、各貯蔵室と冷却器収納室１２との間を仕切る仕切部材３１が設けられている。仕切部材３１には、図３にあるように上下に一対の吹き出し口３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂが形成されており、冷凍室ダンパ２４が開状態のとき、冷却器１９で熱交換された冷気が送風ファン２０により図示を省略した製氷室送風ダクトや上段冷凍室送風ダクト３４を経て吹き出し口３２ａ、３２ｂからそれぞれ製氷室３、上部冷凍室４へ送風される。また、下段冷凍室送風ダクト３５を経て吹き出し口、３３ａ、３３ｂから下部冷凍室５へ送風される。尚、下部冷凍室５には必要に応じて吹き出し口を増設しても良いものである。

また、冷蔵庫本体１０の天井壁上面側にＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ、インターフェース回路等を搭載した制御装置が設けられており、外気温度センサ（図示せず）、冷却器温度センサ（図示せず）、冷蔵室温度センサ（図示せず）、野菜室温度センサ（図示せず）、冷凍室温度センサ（図示せず）、扉２a、２ｂ、３a、４a、５a、６aの各扉の開閉状態をそれぞれ検知する扉センサ（図示せず）、冷蔵室２内壁に設けられた図示しない温度設定器等と接続し、ＲＯＭに予め搭載されたプログラムにより、圧縮機１２のＯＮ、ＯＦＦ等の制御、冷蔵室ダンパ２３及び冷凍室ダンパ２４を個別に駆動するそれぞれのアクチュエータの制御、送風ファン２０のＯＮ／ＯＦＦ制御や回転速度制御、扉開放状態を報知するアラームのＯＮ／ＯＦＦ等の制御を行うようになっている。

図１に戻って、冷蔵室扉２ａには入力制御部４０が設けられており、この入力制御部４０は上述した制御装置に接続されている。したがって、入力制御部４０からの入力によって冷蔵庫１の各貯蔵室の温度を設定できるようになっている。例えば圧縮機１２の回転数、送風ファン２０の回転数、冷蔵室ダンパ２３及び冷凍室ダンパ２４の開閉や開閉量等を制御することで各貯蔵室の温度を制御するものである。

以上のような構成の冷蔵庫において、特許文献１にあるように、赤外線センサを使用する場合は、測定対象である食品を視野範囲に含むことが必要になり、製品設計上の観点から設計自由度が制限されるという課題があった。したがって、設計自由度を確保する観点から、赤外線センサを使用しないで自動的に急速冷凍モードの制御を行なうことが求められている。このような背景から、赤外線センサの代わりにサーミスタのような温度センサを用い、しかも食品の収納の有無を正確に検出できる適切な位置に温度センサを配置して食品の収納状態を検出することが要請されている。次に本発明の実施形態について図４乃至図１０を用いて説明する。

図４は冷凍室の要部拡大断面を示し、図５は温度センサ付近の要部拡大断面を示している。図４において、製氷室３と上部冷凍室４を仕切る縦仕切部（真空断熱材を備えていない仕切構成材である）５３の奥行側端面にはサーミスタ等から構成された第１の温度センサ５０が取り付けられている。また、下部冷凍室５の上側付近の背面壁５１には、これもサーミスタ等から構成された第２の温度センサ５２が配置されている。

本実施形態では、第１の温度センサ５０は食品温度に左右される空間の温度を測定し、第２のセンサ５２は食品温度に左右されない空間の温度を測定するものである。したがって、この２個の温度センサの出力信号の変動状態から、上部冷凍室４や下部冷凍室５に冷凍室温度より高い温度の食品が収納されたかどうかを判断するものである。ここで、第２の温度センサ５２は、既に従来から設けられている温度センサであるので、ここでは詳細な構成についての説明は省略する。

さて、本実施形態の特徴となっている第１の温度センサ５０は、図５に示している通り、横仕切部１８に直交するように設けた縦仕切部５３の下端に設けられている。縦仕切部５３の奥行方向下端部分５４には第１の温度センサ５０が配置されており、第１の温度センサ５０の信号線５５は、縦仕切部５３の内部を通って外部に接続されるようにコネクタ５６に接続されている。尚、第１の温度センサ５０、信号線５５の一部はセンサカバー５７で覆われており、このセンサカバー５７は、縦仕切部５３に一体化されるようにねじ、接着剤、溶着等の固定手段で縦仕切部５３に固定されている。

ここで、縦仕切部５３には、第１の温度センサ５０、信号線５５、出力信号を外部に伝送するコネクタ５６、センサカバー５７が事前に組み込まれて組立体として構成されており、この縦仕切部５３の組立体を上側断熱仕切壁１７ａにねじによって固定することで、縦仕切部５３を組み込むことができる。尚、上側断熱仕切壁１７ａの下側の縦仕切部５３が位置する領域には、制御装置に繋がるコネクタ（図示せず）が固定されている。

したがって、縦仕切部５３を組み込むことによって、第１温度センサ５０のコネクタ５６と接続することができる構成である。また、下部冷凍室５には、下方から下段冷凍貯蔵容器６２、上段冷凍貯蔵容器６１、最上段冷凍貯蔵容器６３が配置されている。

このような構成において、例えば上部冷凍室４の上部冷凍貯蔵容器４１や、下部冷凍室５の最上段冷凍貯蔵容器６３に生肉や調理済みの食品が収納されたとする。（一般的に、生肉や料理済みの食品は、上部冷凍室４の上部冷凍貯蔵容器４１や下部冷凍室５の最上段冷凍貯蔵容器６３に収納されることが多い。）
この時、第１の温度センサ５０は、上部冷凍室４の上部冷凍貯蔵容器４１や、下部冷凍室５の最上段冷凍貯蔵容器６３に近接して配置されているので、収納された食品の温度の影響を受け易くなっている。つまり、第１の温度センサ５０は食品温度に左右される空間の温度を測定しているものである。

一方、第２の温度センサ５２は、上部冷凍室４の上部冷凍貯蔵容器４１や、下部冷凍室５の最上段冷凍貯蔵容器６３から離れて配置されているので、収納された食品の温度の影響を受け難くなっている。つまり、第２のセンサ５２は食品温度に左右されない空間の温度を測定するものである。したがって、第１の温度センサ５０の出力と第２の温度センサ５２の時系列的な出力信号の変動状態を比較することで、食品が収納されたかどうかが判断できるようになる。

このように、本実施形態では、赤外線センサの代わりに温度センサを用いると共に、この温度センサを下部冷凍室と上部冷凍室を仕切る仕切構成材に設けるようにしたので、赤外線センサのような視野範囲が制限されるといった制約がなく、製品設計の自由度を向上することができるようになる。

また、上側断熱仕切壁１７ａに第１の温度センサ５０を設けないので、上側断熱仕切壁１７ａに真空断熱材を広く貼り付けられ、上側断熱仕切壁１７ａからの冷熱の漏洩を抑制することができる。特許文献１のように、赤外線センサを用いると、このセンサの配置部分で真空断熱材を貼り付けできなくなり、冷凍室から冷蔵室に冷熱が漏れるという不具合を生じることが無いものである。

また、本実施形態においては、縦仕切部５３に、第１の温度センサ５０、信号線５５、コネクタ５６、センサカバー５７を事前に組み込んでいるので、冷蔵庫への組み付けが容易となり、作業効率を向上することができる。

次に、食品の収納の有無を判別する判別方法について説明する。図６は判別を実行した時の圧縮機と送風ファンの動作状態を示し、図７はその制御フローを示している。

図６において、或る時刻で対象となる冷凍室の扉が開かれて、生肉等の食品が貯蔵容器に収納され、時刻ｔ１で閉じられたとする。この状態で圧縮機は、通常冷却モードとして低回転で運転され、同様に送風ファンも低回転で運転されている。

この時刻ｔ０において、第１の温度センサ５０と第２の温度センサ５２で周囲の温度を検出し、その差分（扉が閉じられた時の差分であり、以下、初期差分値という）を求める。第１の温度センサ５０の出力はＶ１０であり、第２の温度センサ５０の出力はＶ２０であり、その初期差分値はΔＶ０である。この時は、冷凍室の扉は閉じられた直後なので、第１の温度センサ５０の出力と第２の温度センサ５２の出力の差分値はさほど大きくない。この初期差分値ΔＶ０は次のタイミングで求めた差分値（以下、Ｎ回差分値という）の更に差分（以下、差分変化値という）を求めるのに使用される。

求められた差分変化値は所定の差分閾値と比較されるものである。この差分閾値より差分変化値が小さいと、食品が収納されていないと判断される。したがって、この状態では、圧縮機と送風ファンは通常の冷却運転を継続するものである。逆に、この差分閾値より差分変化値が大きいと、食品が収納されていると判断される。したがって、この状態では、圧縮機と送風ファンは通常の冷却運転を継続するものである。

次に、所定時間毎にプログラムが実行され、時間が経過して或る時刻ｔ１において、第１の温度センサ５０と第２の温度センサ５２で周囲の温度を検出し、その差分を求める。この時の第１の温度センサ５０の出力はＶ１１であり、第２の温度センサ５２の出力はＶ２１であり、そのＮ回差分値はΔＶ１である。

食品が収納された場合は、この食品付近の冷気の温度は、食品の温度の影響を受けて低下し難いので、第１の温度センサ５０の出力は大きくなる。一方、第２の温度センサ５２は収納された食品と離れているので、食品の温度の影響を受け難く、第２の温度センサ５０の出力は小さいものである。

このため、第１の温度センサ５０の出力と第２の温度センサ５２の出力のＮ回差分値ΔＶ１は大きくなり、初期差分値ΔＶ０とこのＮ回差分値ΔＶ１の間の差分変化値は大きくなる。したがって、この差分変化値は差分閾値より大きいので、食品が収納されていると判断される。この状態では、圧縮機と送風ファンの回転は高回転とされ通常の冷却運転から急速冷却モードに移行される。

ただ、食品が収納されていない時は、第１の温度センサ５０の出力と第２の温度センサ５２の出力の差はさほど大きくないので、差分変化値が差分閾値より小さくなって食品が収納されていないと判断される。したがって、この状態では、圧縮機と送風ファンは通常の冷却運転を継続するものである。

次に、所定時間毎にプログラムが実行され、時間が経過し或る時刻ｔ２において、第１の温度センサ５０と第２の温度センサ５２で周囲の温度を検出し、その差分値を求める。つまり、食品が収納された場合であっても、時刻ｔ２から急速冷却モードが実行されているので、食品は通常の冷却運転に比べて急速に冷却されている。そして、この時刻ｔ３において、第１の温度センサ５０と第２の温度センサ５２で周囲の温度を検出し、その差分値を求める。第１の温度センサ５０の出力はＶ１２であり、第２の温度センサ５０の出力はＶ２２であり、そのＮ回差分値はΔＶ２である。

この時は、食品は充分冷却されているので、第１の温度センサ５０の出力と第２の温度センサ５２の出力の差はさほど大きくなく、初期差分値ΔＶ０とこのＮ回差分値ΔＶ２の間の差分変化値は小さくなる。したがって、この状態では、差分変化値が差分閾値より小さいので、食品が充分冷却されたと判断され、圧縮機と送風ファンは、急速冷却モードから通常冷却モードに移行されるものである。

次に、上述したタイムチャートを実現する制御フローの考え方について図６、図７を用いて簡単に説明する。

先ず、ステップＳ１０で通常冷却モードを実行しているが、ここで、使用者によって冷凍室扉が開けられたことをステップＳ１１で検出する。ステップＳ１１で冷凍室扉５が開けられると、スッテプＳ１２で圧縮機１２の運転を継続した状態で、送風ファン２０の運転を停止する。

次に、使用者によって冷凍室扉が閉じられたことをステップＳ１３で検出すると、いままで運転を停止されていた送風ファン２０の運転をステップＳ１４で再開する。次にステップＳ１５に進み、第１の温度センサ５０と第２の温度センサ５２で冷凍室５内の温度を検出し、検出された温度から差分値ΔＶを求める。ここで、冷凍室扉５が開かれて閉じられた時に求められた差分値ΔＶを初期差分値ΔＶ０として記憶する。尚、次のタイミングで求められた差分値はＮ回差分値ΔＶＮとしてこれも記憶されていく。

次に、時刻ｔ２において、ステップＳ１４で今回の差分値である差分値ΔＶ１と、初期差分値ΔＶ０との差分変化値を算出する。差分変化値が求められると、ステップＳ１７において、予め定めた差分閾値と差分変化値が比較される。この比較結果によって、差分変化値の方が大きいと判断されると、食品が収納されていると見做される。一方、差分変化値の方が小さいと判断されると、食品が収納された後に冷却が完了したか、或いは食品が収納されていないと見做される。

ステップＳ１７で差分変化値の方が差分閾値より小さいと判断されるとステップＳ１８に進み、急速冷却モードフラグが「１」になっているか判断される。急速冷却モードフラグは後述するが、急速冷却モードが実行されると、このフラグが「１」になるものである。フラグが「１」でないとステップＳ１９に進み、冷凍室扉５が閉じられた後から所定時間Ｔ１を経過したかどうかが判断される。ステップＳ１９で所定時間Ｔ１を経過していないと判断されると、再びステップＳ１５に戻り、同様の処理を実行する。

ステップＳ１９で所定時間Ｔ１を経過している判断されると、食品が収納されていないと最終的に判断して、ステップＳ２０に進んで通常冷却モードを継続して、エンドに抜けてこの処理を終了する。

次にステップＳ１７に戻り、本ステップＳ１７で差分変化値の方が差分閾値より大きいと判断されるとステップＳ２１に進む。ステップＳ２１では、急速冷却モードフラグが「１」になっているか判断される。急速冷却モードフラグが「０」であれば急速冷却モードが実行されていないとしてステップＳ２２に進み、急速冷却モードフラグが「１」であれば急速冷却モードを実行中としてステップＳ２３に進む。

ステップＳ１７で差分変化値の方が大きいと判断され、またステップＳ２１で急速冷却モードが実行されていないと判断されると、食品が収納され、急速冷却モードが未実行であると見做されるので急速冷却モードが必要と判断される。このためステップＳ２２では急速冷却モードに移行し、圧縮機１２と送風ファン２０の回転を大きくして冷気を多量に冷凍室に送り込む。これによって、食品は急速に冷却されていくことになる。急速冷却モードが実行されると、ステップＳ２４で急速冷却モードフラグは「１」にセットされる。

急速冷却モードフラグがセットされると、次にステップＳ２５に進むが、このステップＳ２５では所定時間Ｔ２を経過したかどうかが判断される。この所定時間Ｔ２は必要以上に急速冷却モードを実行しないようにするものであり、これによって電力の消費を抑えるようにしている。尚、ステップＳ２５で所定時間Ｔ２を経過していないと判断されると、再びステップＳ１５に戻り同様の処理を実行する。ただ、この場合はステップＳ２１で急速冷却モードフラグが「１」であると判定されるので、ステップＳ２３に進んで急速冷却モードを継続し、その後、ステップＳ２５に戻ることになる。

そして、所定時間Ｔ２の時間内に、ステップＳ１７の判断によって差分変化値が差分閾値より小さくなったと判断されると、ステップＳ１８に進む。このステップＳ１７の判断は、食品が急速に冷却されていることを判断している。このため、無用な急速冷却モードを行なわないで、通常冷却モードに戻す必要がある。そこで、ステップＳ１８では急速冷却モードフラグが「１」になっているかどうかが判断される。

この場合はステップＳ２２で急速冷却モードが実行されているので、急速冷却モードフラグは「１」である。したがって、ステップＳ２６に進み、急速冷却モードから通常冷却モードに移行して、圧縮機１２や送風ファンの回転数を減少させて電力の消費を少なくする。ステップＳ２６で通常冷却モードに戻されると、ステップＳ２７で急速冷却モードフラグを「０」にクリアして、エンドに抜けるものである。

また、ステップＳ２５で所定時間Ｔ２の時間内に食品を冷却できないと判断した場合は、電力の消費を抑えるためにステップＳ２６に進んで、強制的に通常冷却モードに移行させるようにしている。

このようにして、２個の温度センサを用いて食品の収納の有無を判断して、急速冷却モードの実行を制御することができるようになる。このように、温度センサを用いることによって、赤外線センサのように取り付け位置が制限されないので、冷蔵庫の製品設計の観点から設計自由度を向上することができる。尚、第１の温度センサは食品に近い位置に設け、第２の温度センサは食品から離れた位置に設けることが必要である。

次に、第１の温度センサの取り付け位置の他の実施形態を図８乃至図１０に基づき説明する。尚、同じ参照番号は同じ構成部品を示しているので、詳細な説明が必要な場合に説明し、これ以外は省略する。

図８においては、第１の温度センサ５０は上部冷凍室４と下部冷凍室５の間に設けてある横仕切部１８の下面に設けられている。この横仕切部１８は、上部冷凍室４と下部冷凍室５の間を分離するものではなく、上部冷凍室４や製氷室３を支える仕切構成材である。

横仕切部１８は上部冷凍室４と下部冷凍室５の間に設けてあるので、真空断熱材は設けられていないものである。そして、本実施形態の場合は、横仕切部１８の下側の上段冷凍貯蔵容器６１に食品が収納されたことを検出するものである。ただ、この場合も温度センサを使用しているため、横仕切部１８の下面の位置は、赤外線センサのように制限されないものである。この構成によれば、上側断熱仕切壁１７ａに温度センサを設けないので、上側断熱仕切壁１７ａに真空断熱材を広く貼り付けられ、上側断熱仕切壁１７ａからの冷熱の漏洩を抑制することができる。

図９においては、第１の温度センサ５０は上部冷凍室４と下部冷凍室５の間に設けてある横仕切部１８ａの下面に設けられている。この横仕切部１８ａは図８とは異なり、上部冷凍室４と下部冷凍室５の間を分離するものである。ただ、上部冷凍室４や製氷室３を支える仕切構成材であることは同様である。

横仕切部１８ａは上部冷凍室４と下部冷凍室５の間に設けてあるので、真空断熱材は設けられていないものである。そして、本実施形態の場合も、横仕切部１８ａの下側の上段冷凍貯蔵容器６１に食品が収納されたことを検出するものである。ただ、この場合も温度センサを使用しているため、横仕切部１８ａの下面の位置は、赤外線センサのように制限されないものである。この構成によれば、上側断熱仕切壁１７ａに温度センサを設けないので、上側断熱仕切壁１７ａに真空断熱材を広く貼り付けられ、上側断熱仕切壁１７ａからの冷熱の漏洩を抑制することができる。

図１０においては、第１の温度センサ５０は上部冷凍室４と冷蔵室２の間に設けてある上側断熱仕切壁１７ａの下面に設けられている。この上側断熱仕切壁１７ａは上部冷凍室４と冷蔵室２の間を熱的に仕切る仕切構成材であることは同様である。

そして、本実施形態の場合は、上側断熱仕切壁１７ａの下側の上部冷凍貯蔵容器４１に食品が収納されたことを検出するものである。この場合も温度センサを使用しているため、上側断熱仕切壁１７ａの下面の位置は、赤外線センサのように制限されないものである。また、第１の温度センサ５０を断熱仕切壁１７ａの下側の表面より外側に露出させて取り付ければ、真空断熱材を上側断熱仕切壁１７ａに真空断熱材を広く貼り付けられ、上側断熱仕切壁１７ａからの冷熱の漏洩を抑制することができる。

以上述べた通り、本発明は、下部冷凍室の上側に設けられ、下部冷凍室と上部冷凍室或いは上部冷蔵室を仕切る仕切構成材に第１の温度センサを設け、更に第１の温度センサから離れた下部冷凍室に第２の温度センサを設け、これらの温度センサの出力信号を用いて急速冷凍モードの実行を制御する、ものである。これによれば、赤外線センサのように取り付け位置が制限されないので、冷蔵庫の製品設計の観点から設計自由度を向上することができる。

また、下部冷凍室の上側に設けられ、下部冷凍室と上部冷凍室を仕切る、真空断熱材を備えていない仕切構成材に第１の温度センサを設け、更に第１の温度センサから離れた下部冷凍室に第２の温度センサを設け、これらの温度センサの出力信号を用いて急速冷凍モードの実行を制御する、ものである。これによれば、断熱仕切壁に温度センサを設けないので、断熱仕切壁に真空断熱材を広く貼り付けられ、断熱仕切壁からの冷熱の漏洩を抑制することができる。

尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。

１０…冷蔵庫本体、２…冷蔵室、３…製氷室、４…上部冷凍室、５…下部冷凍室、６…野菜室、１９…冷却器、１２…冷却器収納室、１８…断熱仕切壁、２０…送風ファン、５０…第１の温度センサ、５１…背面壁、５２…第２の温度センサ、５３…縦仕切部、５４…奥行方向下端部分、５５…信号線、５６…コネクタ、５７…センサカバー。

Claims (6)

1. 少なくとも冷蔵室、下部冷凍室及び上部冷凍室を形成する断熱箱体と、冷気を生成する冷凍サイクルと、前記冷凍サイクルからの冷気を送風ファンによって前記冷蔵室、前記下部冷凍室及び前記上部冷凍室に供給する冷気供給路とを備えた冷蔵庫において、
   前記下部冷凍室の上側に設けられ、前記下部冷凍室と前記上部冷凍室を仕切る仕切構成材、或いは前記上部冷凍室と前記冷蔵室を仕切る仕切構成材に第１の温度センサを設け、更に前記第１の温度センサから離れた前記下部冷凍室に第２の温度センサを設けると共に、前記第１の温度センサと前記第２の温度センサの出力信号を用いて前記上部冷凍室、或いは前記下部冷凍室に食品が収納されたことを判断して急速冷却モードの実行を制御する急速冷却モード実行手段を設けたことを特徴とする冷蔵庫。
2. 少なくとも冷蔵室、下部冷凍室及び上部冷凍室を形成する断熱箱体と、冷気を生成する冷凍サイクルと、前記冷凍サイクルからの冷気を送風ファンによって前記冷蔵室、前記下部冷凍室及び前記上部冷凍室に供給する冷気供給路とを備えた冷蔵庫において、
   前記下部冷凍室の上側に設けられ、前記下部冷凍室と前記上部冷凍室を仕切る真空断熱材を備えていない仕切構成材に第１の温度センサを設け、更に前記第１の温度センサから離れた前記下部冷凍室に第２の温度センサを設けると共に、前記第１の温度センサと前記第２の温度センサの出力信号を用いて前記上部冷凍室、或いは前記下部冷凍室に食品が収納されたことを判断して急速冷却モードの実行を制御する急速冷却モード実行手段を設けたことを特徴とする冷蔵庫。
3. 請求項２に記載の冷蔵庫において、
   前記上部冷凍室は縦仕切部によって製氷室と冷凍室に分離されており、前記縦仕切部に前記第１の温度センサが設けられていることを特徴とする冷蔵庫。
4. 請求項３に記載の冷蔵庫において、
   前記縦仕切部の内部には、前記第１の温度センサ、前記第１の温度センサの出力を外部に伝送するコネクタ、前記第１の温度センサと前記コネクタを結ぶ信号線が設けられていることを特徴とする冷蔵庫。
5. 少なくとも冷蔵室、下部冷凍室及び上部冷凍室を形成する断熱箱体と、冷気を生成する冷凍サイクルと、前記冷凍サイクルからの冷気を送風ファンによって前記冷蔵室、前記下部冷凍室及び前記上部冷凍室に供給する冷気供給路とを備えた冷蔵庫において、
   前記下部冷凍室の上側に設けられ、前記下部冷凍室と前記上部冷凍室を仕切る真空断熱材を備えていない仕切構成材に第１の温度センサを設けると共に、前記第１の温度センサから離れた前記下部冷凍室に第２の温度センサを設け、
   更に、前記第１の温度センサの出力信号と前記第２の温度センサの出力信号の大きさに基づいて食品が前記下部冷凍室、或いは上部冷凍室に収納されたかどうかを判別する判別手段と、前記判別手段によって食品が収納されたと判別すると、前記冷凍サイクルを構成する圧縮機の回転数と前記送風ファンの回転数を上昇させる急速冷却モード実行手段を設けたことを特徴とする冷蔵庫。
6. 請求項５に記載の冷蔵庫において、
   前記判別手段は、
   時刻ｔ１の前記第１の温度センサの出力信号と前記第２の温度センサの出力信号の差分値と、前記時刻ｔ１後の時刻ｔ２の前記第１の温度センサの出力信号と前記第２の温度センサの出力信号の差分値と、前記時刻ｔ１の前記差分値と前記時刻ｔ２の前記差分値の差分変化値を求める差分変化値算出手段と、
   前記差分変化値と所定の差分閾値を比較して差分変化値の方が大きいと食品が収納されたと判別する食品収納判定手段と
   を備えていることを特徴とする冷蔵庫。

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