JP2019039609A - 低温貯蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】凍結防止用の加温装置を備える低温貯蔵庫において、貯蔵物の凍結のおそれの有無を正確に判定して、凍結のおそれがあるときはこれを加温装置で確実に防止し、凍結のおそれがないときは加温装置の無駄な駆動を避けるようにする。
【解決手段】通常冷蔵モードにおいて、冷却装置の停止中に、庫内温度Ｄが第１低温度ＤＬ１以下の状態が第１低温時間ＴＬ１以上続いた場合（第１移行条件）、または第２低温度ＤＬ２以下の状態が第２低温時間ＴＬ２以上続いた場合（第２移行条件）に、凍結防止モードへ移行する（ＤＬ１＞ＤＬ２、ＴＬ１＞ＴＬ２）。凍結防止モードにおいて、加温装置の停止中に、庫内温度Ｄが第１高温度ＤＨ１以上の状態が第１高温時間ＴＨ１以上続いた場合（第１復帰条件）、または第２高温度ＤＨ２以上の状態が第２高温時間ＴＨ２以上続いた場合に、通常冷蔵モードへ復帰する（ＤＨ１＜ＤＨ２、ＴＨ１＞ＴＨ２）。
【選択図】図１

Description

本発明は、貯蔵物の凍結を防止するための加温装置を備える低温貯蔵庫に関する。

例えば冬季の寒冷地など、外気温が０℃を下回る環境の下では、低温貯蔵庫の庫内が０℃以下に低下して、庫内の貯蔵物が凍結することがある。この凍結を防止するため、低温時に庫内を加熱する加温装置を設けることは、例えば特許文献１に開示されており公知である。特許文献１の自動販売機では、加温装置のオン温度（例えば０℃）とオフ温度（例えば５℃）がそれぞれ設定入力されており、庫内温度がオン温度まで低下すると加温装置が通電され、庫内温度がオフ温度まで上昇すると加温装置への通電が解除される。また、特許文献１の自動販売機は、現在日時を計数するタイマーを備えており、貯蔵物の凍結のおそれがない夏季などには加温装置に通電しないように設定されている。

特開２０００−２５１１３９号公報

加温装置に加えてタイマーを備える特許文献１の自動販売機によれば、予め設定した時季における加温装置への不必要な通電を防止して、同装置の消費電力を削減することができる。しかし、各季節の間の気温は一定ではなく、例えば冬季であっても、貯蔵物の凍結のおそれがない温度まで気温が上昇することはある。季節に基づき加温装置の要否を判定する特許文献１の制御方法では、冬季の高温日などに加温装置への不必要な通電を防止することは困難である。

低温貯蔵庫の外気温を検出する外気温センサを設け、外気温が低い場合にのみ加温装置に通電するように設定すれば、特許文献１の上記の問題点はある程度は改善される。しかし、貯蔵物の凍結のおそれは外気温のみで決まるものではなく、低温貯蔵庫の断熱性能や扉の開閉の頻度などによっても凍結のおそれは異なる。そのため、外気温のみに基づく凍結のおそれの有無の判定は、常に正確であるとは限らない。また、外気温センサを設けると、その分だけ低温貯蔵庫の全体コストが上昇してしまう。

本発明の目的は、貯蔵物の凍結のおそれの有無を正確に判定して、凍結のおそれがあるときはこれを加温装置で確実に防止し、凍結のおそれがないときは加温装置の無駄な駆動を避けることができる低温貯蔵庫を提供することにある。

本発明に係る低温貯蔵庫は、庫内Ｒを冷却する冷却装置３と、庫内Ｒを加熱する凍結防止用の加温装置４と、庫内温度Ｄを検出する温度センサ２１とを備える。運転モードとして、冷却装置３が断続的に駆動する通常冷蔵モードと、加温装置４が断続的に駆動する凍結防止モードを備える。所定の第１低温度ＤＬ１および第１低温時間ＴＬ１がそれぞれ設定されており、通常冷蔵モードにおいて、冷却装置３の停止中に、温度センサ２１で検出される庫内温度Ｄが第１低温度ＤＬ１以下の状態が第１低温時間ＴＬ１以上続いた場合に、凍結防止モードへ移行することを特徴とする。

第１低温度ＤＬ１より低い第２低温度ＤＬ２と、第１低温時間ＴＬ１より短い第２低温時間ＴＬ２とがそれぞれ設定されており、通常冷蔵モードにおいて、冷却装置３の停止中に、庫内温度Ｄが第２低温度ＤＬ２以下の状態が第２低温時間ＴＬ２以上続いた場合にも、凍結防止モードへ移行する形態を採ることができる。

第１低温度ＤＬ１より高い第１高温度ＤＨ１と、所定の第１高温時間ＴＨ１とがそれぞれ設定されており、凍結防止モードにおいて、加温装置４の停止中に、温度センサ２１で検出される庫内温度Ｄが第１高温度ＤＨ１以上の状態が第１高温時間ＴＨ１以上続いた場合に、通常冷蔵モードへ復帰する形態を採ることができる。

第１高温度ＤＨ１より高い第２高温度ＤＨ２と、第１高温時間ＴＨ１より短い第２高温時間ＴＨ２とがそれぞれ設定されており、凍結防止モードにおいて、加温装置４の停止中に、庫内温度Ｄが第２高温度ＤＨ２以上の状態が第２高温時間ＴＨ２以上続いた場合にも、通常冷蔵モードへ復帰する形態を採ることができる。

庫内Ｒの目標温度Ｄ０を所定の範囲内で変更可能に設定し、第１低温度ＤＬ１を、目標温度Ｄ０の設定値にかかわらず同一の値に固定することができる。

庫内Ｒの目標温度Ｄ０を所定の範囲内で変更可能に設定し、凍結防止モードにおいて、加温装置４の駆動を開始する加熱開始温度ｄｏｎと、加温装置４の駆動を停止する加熱停止温度ｄｏｆｆとをそれぞれ設定し、加熱開始温度ｄｏｎおよび加熱停止温度ｄｏｆｆを、目標温度Ｄ０の設定値にかかわらず同一の値に固定することができる。

通常冷蔵モードにおいて、目標温度Ｄ０を含む所定の温度幅の目標温度帯を設定し、冷却装置３の駆動を開始する冷却開始温度Ｄｏｎを、目標温度帯の上閾値に設定するとともに、冷却装置３の駆動を停止する冷却停止温度Ｄｏｆｆを、目標温度帯の下閾値に設定し、加温装置４の駆動を停止する加熱停止温度ｄｏｆｆを、目標温度Ｄ０を下限値に設定したときの上閾値に一致させることができる。

庫内Ｒの空気を循環させるための循環ファン１６を備えており、凍結防止モードにおいて循環ファン１６が常時駆動される形態を採ることができる。

本発明では、通常冷蔵モードにおける冷却装置３の停止中に、庫内温度Ｄが第１低温度ＤＬ１以下の状態が第１低温時間ＴＬ１以上続いた場合に、加温装置４で庫内Ｒを加熱する凍結防止モードへ移行するようにした。つまり、貯蔵物Ｐが収容される庫内Ｒの実際の温度を直接的に検出し、当該温度に基づいて貯蔵物Ｐの凍結のおそれの有無を判定し、凍結のおそれがある場合にのみ通常冷蔵モードから凍結防止モードへ移行するようにした。実際の庫内温度Ｄに基づいて凍結のおそれの有無を判定すると、外気温などに基づいて判定する場合に比べて、判定をより正確に行うことができる。凍結のおそれの有無を正確に判定すると、凍結のおそれがあるときは、凍結防止モードへ移行して加温装置４を駆動させ、凍結を確実に防止することができる。また、凍結のおそれがないときは、凍結防止モードへ移行しないようにして、加温装置４の無駄な駆動を避けて、その消費電力を削減することができる。

また本発明では、第１低温度ＤＬ１に加えて第１低温時間ＴＬ１を設定し、庫内温度Ｄが第１低温度ＤＬ１以下の状態が第１低温時間ＴＬ１以上続いて始めて、通常冷蔵モードから凍結防止モードへ移行するようにした。換言すれば、庫内温度Ｄが一時的に第１低温度ＤＬ１以下になっただけでは、凍結防止モードへ移行しないようにした。庫内温度Ｄが一時的に第１低温度ＤＬ１以下になっても、その後すぐに第１低温度ＤＬ１を上回った場合は、貯蔵物Ｐが凍結するおそれは少なく、加温装置４で庫内を加熱する必要性は低い。本発明によれば、こうした場合の加温装置４の無駄な駆動を避けて、その消費電力を削減することができる。

庫内温度Ｄが第１低温度ＤＬ１よりさらに低い第２低温度ＤＬ２まで低下すると、貯蔵物Ｐの凍結のおそれがより高くなる。そこで本発明では、庫内温度Ｄが第２低温度ＤＬ２まで低下したときは、その状態が第１低温時間ＴＬ１より短い第２低温時間ＴＬ２以上続いた時点で、凍結防止モードへ移行するようにした。これにより、凍結防止モードへ速やかに移行して加温装置４を駆動させ、貯蔵物Ｐの凍結を確実に防止することができる。

凍結防止モードにおいては、加温装置４の停止中に、庫内温度Ｄが第１高温度ＤＨ１以上の状態が第１高温時間ＴＨ１以上続いた場合に、通常冷蔵モードへ復帰するようにした。つまり、凍結防止モードにおいても、貯蔵物Ｐが収容される庫内Ｒの実際の温度を直接的に検出し、当該温度に基づいて貯蔵物Ｐの凍結のおそれの有無を判定し、凍結のおそれがない場合にのみ通常冷蔵モードへ復帰するようにした。実際の庫内温度Ｄに基づいて凍結のおそれの有無を判定すると、前述のように判定を正確に行うことができる。凍結のおそれが解消されていれば、通常冷蔵モードへ復帰して、加温装置４の無駄な駆動を避けて、その消費電力を削減することができる。また、凍結のおそれが依然として解消されていなければ、凍結防止モードを維持することにより、貯蔵物Ｐの凍結を引き続き防止することができる。

また本発明では、第１高温度ＤＨ１に加えて第１高温時間ＴＨ１を設定し、庫内温度Ｄが第１高温度ＤＨ１以上の状態が第１高温時間ＴＨ１以上続いて始めて、凍結防止モードから通常冷蔵モードへ復帰するようにした。換言すれば、庫内温度Ｄが一時的に第１高温度ＤＨ１以上になっただけでは、通常冷蔵モードへ復帰しないようにした。庫内温度Ｄが一時的に第１高温度ＤＨ１以上になっても、その後すぐに第１高温度ＤＨ１を下回った場合は、貯蔵物Ｐの凍結のおそれが解消されているとは言い難い。本発明によれば、こうした場合に凍結防止モードを維持して、貯蔵物Ｐの凍結を引き続き防止することができる。

庫内温度Ｄが第１高温度ＤＨ１よりさらに高い第２高温度ＤＨ２まで上昇すると、貯蔵物Ｐの凍結のおそれはほぼ解消される。そこで本発明では、庫内温度Ｄが第２高温度ＤＨ２まで上昇したときは、その状態が第１高温時間ＴＨ１より短い第２高温時間ＴＨ２以上続いた時点で、通常冷蔵モードへ復帰するようにした。これにより、通常冷蔵モードへ速やかに復帰して庫内Ｒの冷却を再開するとともに、加温装置４の不要な駆動を避けることができる。

第１低温度ＤＬ１を目標温度Ｄ０にかかわらず同一の値に固定すると、常に同じ条件の下で通常冷蔵モードから凍結防止モードへ移行させ、あるいは通常冷蔵モードを維持することができる。本発明とは逆に、第１低温度ＤＬ１が設定温度Ｄ０に依存する場合、例えば、設定温度Ｄ０と第１低温度ＤＬ１の差を一定に保持する場合は、設定温度Ｄ０が比較的高く設定されたときに第１低温度ＤＬ１も高くなり、貯蔵物Ｐの凍結のおそれがないような場合でも凍結防止モードへ移行してしまい、無駄に加温装置４で電力を消費してしまう。これに対し本発明では、第１低温度ＤＬ１を常に同じ値に固定するので、設定温度Ｄ０の設定値にかかわらず、凍結のおそれの有無を正確に判定することができる。

本発明では、加温装置４による加熱開始温度ｄｏｎと加熱停止温度ｄｏｆｆを、目標温度Ｄ０にかかわらず同一の値に固定することができる。本発明とは逆に、加熱開始温度ｄｏｎと加熱停止温度ｄｏｆｆが設定温度Ｄ０に依存する場合、例えば、両温度ｄｏｎ・ｄｏｆｆを設定温度Ｄ０の上下の値に設定する場合は、凍結防止モードにおいても庫内温度Ｄを設定温度Ｄ０の近傍に維持できるというメリットはあるが、特に設定温度Ｄ０が比較的高い場合に、加温装置４の駆動時間が長くなり、消費電力が大きくなる不利がある。これに対し本発明では、設定温度Ｄ０の設定値にかかわらず、加熱開始温度ｄｏｎと加熱停止温度ｄｏｆｆを同一の値に固定するので、加温装置４の消費電力が一定以上に大きくなることがなく、省エネルギー性に優れる。

加温装置４の駆動を停止する加熱停止温度ｄｏｆｆが、目標温度Ｄ０を下限値に設定したときの上閾値、すなわち上閾値の最低値に一致していると、凍結防止モードにおける庫内温度Ｄが、加温装置４の発熱の影響で目標温度帯を超えることを抑制できる。つまり、凍結防止モードにおいて、庫内Ｒを上閾値の最低値まで加熱して、貯蔵物Ｐの凍結を確実に防止しながら、目標温度帯を超えない低温状態で庫内Ｒの貯蔵物Ｐを貯蔵することができ、庫内温度Ｄの過度の上昇や加温装置４の消費電力の増大を招くことが無い。

凍結防止モードにおいて循環ファン１６を常時駆動すると、加温装置４の熱を庫内Ｒの全体へ行き渡らせて、庫内Ｒの温度ムラを解消することができる。これにより、庫内Ｒの一部の貯蔵物Ｐだけが加熱されずに凍結したり、加温装置４に近い一部の貯蔵物Ｐだけが過度に加熱されるなどの不都合を防止することができる。

本発明に係る低温貯蔵庫の運転モードとその切り換えに関するフローチャートである。 低温貯蔵庫の概略構成を示す扉開放時の正面図である。 低温貯蔵庫の制御系統を示す図である。 通常冷蔵モードにおける庫内温度と各部の駆動状態の推移を示すタイミングチャートである。 凍結防止モードにおける庫内温度と各部の駆動状態の推移を示すタイミングチャートである。 通常冷蔵モードから凍結防止モードへの移行条件を示すフローチャートである。 凍結防止モードから通常冷蔵モードへの復帰条件を示すフローチャートである。 第１移行条件に基づいて凍結防止モードへ移行した場合を示すタイミングチャートである。 第２移行条件に基づいて凍結防止モードへ移行した場合を示すタイミングチャートである。 第１復帰条件に基づいて通常冷蔵モードへ復帰した場合を示すタイミングチャートである。 第２復帰条件に基づいて通常冷蔵モードへ復帰した場合を示すタイミングチャートである。 通常冷蔵モードと凍結防止モードの庫内温度に隔たりがある場合を示すタイミングチャートである。

（実施例） 本発明に係る低温貯蔵庫の実施例を図１ないし図１２に示す。図２において低温貯蔵庫は、正面に開口を有する縦長直方体状の箱体からなる貯蔵庫本体１と、貯蔵庫本体１の開口を開閉する扉２とを備える。貯蔵庫本体１と扉２で囲まれる庫内Ｒには、玄米や青果物などの貯蔵物Ｐを貯蔵することができる。庫内Ｒは、通常冷蔵モードにおいて、貯蔵庫本体１の上面に設置された冷却装置３で冷却されるとともに、凍結防止モードにおいて、貯蔵庫本体１の内壁面に沿って配置された複数個のヒーター（加温装置）４で加熱される。両運転モードの詳細については後述する。冷却装置３は、一群の通気口を備える角箱状のカバー５に収容されている。カバー５の正面には、ユーザーが庫内Ｒの目標温度Ｄ０などを入力するための操作パネル６が設けられている。

カバー５内の一側には、吸込口８と吹出口９を介して庫内Ｒに連通する冷却室１０が形成されている。冷却室１０は、庫内Ｒに臨む下面を除いて断熱壁で囲まれて、カバー５の内側の空間から断熱されている。図３において冷却装置３は、冷媒配管で接続された圧縮機１１、凝縮器１２、膨張部１３および蒸発器１４と、凝縮器１２を冷却する凝縮器ファン１５などで構成されており、このうち蒸発器１４が冷却室１０内に配置されている。また冷却室１０内には、循環ファン１６が配置されている。冷却装置３と共に循環ファン１６を駆動させると、庫内Ｒの空気が吸込口８から冷却室１０に吸い込まれて、蒸発器１４を通過する間に冷却されて、吹出口９から庫内Ｒに吹き出される。

図３において制御装置２０は、操作パネル６から入力された庫内Ｒの目標温度Ｄ０と、庫内温度Ｄを検出する温度センサ２１の検出値とに基づいて、冷却装置３（圧縮機１１・凝縮器ファン１５）とヒーター４と循環ファン１６を制御する（詳細は後述する）。温度センサ２１は、冷却室１０における蒸発器１４の上流側に配置されており、庫内Ｒから吸込口８を介して冷却室１０に吸い込まれた直後の空気（蒸発器１４を通過する前の空気）の温度を検出する。

本実施例に係る低温貯蔵庫は、通常冷蔵モードと凍結防止モードの２つの運転モードを備える。図１のフローチャートに示すように、低温貯蔵庫の電源が投入されると、制御装置２０はまず運転モードを通常冷蔵モードに設定する（ステップＳ１）。通常冷蔵モードによる運転中に、後述する第１移行条件または第２移行条件を満たすと（ステップＳ２またはステップＳ３でＹＥＳ）、制御装置２０は運転モードを凍結防止モードに切り換える（ステップＳ４）。なお、凍結防止モードに切り換わったことは、例えば操作パネル６の表示部などを利用してユーザーに報知される。また、凍結防止モードによる運転中に、後述する第１復帰条件または第２復帰条件を満たすと（ステップＳ５またはステップＳ６でＹＥＳ）、制御装置２０は運転モードを通常冷蔵モードに切り換える（ステップＳ１）。

通常冷蔵モードにおいては、制御装置２０は冷却装置３を断続的に駆動させて、庫内温度Ｄを目標温度Ｄ０の近傍に維持する。具体的には、図４に示すように、目標温度Ｄ０を中心とする（Ｄ０±ｆ）℃の目標温度帯を設定し、当該温度帯の上閾値すなわち（Ｄ０＋ｆ）℃を、冷却装置３の駆動を開始する冷却開始温度Ｄｏｎとし、当該温度帯の下閾値すなわち（Ｄ０−ｆ）℃を、冷却装置３の駆動を停止する冷却停止温度Ｄｏｆｆとする。制御装置２０は、庫内温度Ｄが冷却開始温度Ｄｏｎまで上昇すると冷却装置３を駆動させ、庫内温度Ｄが冷却停止温度Ｄｏｆｆまで低下すると冷却装置３を停止させる制御を繰り返すことにより、庫内温度Ｄを目標温度帯の範囲内に維持する。循環ファン１６は冷却装置３と同時に駆動されて、同装置３と同一のタイミングでオンオフ制御される。本実施例では、操作パネル６から入力可能な目標温度Ｄ０の範囲を２〜１５℃とした。また、目標温度帯を定める温度幅ｆを２℃に設定した。例えば目標温度Ｄ０が２℃に設定されたときの冷却開始温度Ｄｏｎは４℃であり、冷却停止温度Ｄｏｆｆは０℃である。

含水率が高い青果物などの食材が凍結すると、その細胞が氷の結晶により破壊されて、品質が大きく損なわれてしまう。これを防止するため、本実施例に係る低温貯蔵庫は凍結防止モードを備える。凍結防止モードにおいては、制御装置２０は冷却装置３を停止させたまま、ヒーター４を断続的に駆動させる。具体的には、図５に示すように、ヒーター４による加熱開始温度ｄｏｎと加熱停止温度ｄｏｆｆをそれぞれ設定し（ｄｏｎ＜ｄｏｆｆ）、庫内温度Ｄが加熱開始温度ｄｏｎまで低下するとヒーター４に通電し、庫内温度Ｄが加熱停止温度ｄｏｆｆまで上昇するとヒーター４への通電を停止する。循環ファン１６はヒーター４の通電状態にかかわらず常時駆動される。本実施例では、加熱開始温度ｄｏｎを２℃に設定し、加熱停止温度ｄｏｆｆを４℃に設定した。先に説明した通常冷蔵モードにおける冷却開始温度Ｄｏｎと冷却停止温度Ｄｏｆｆは、目標温度Ｄ０の値に応じて変化する変数であるが、凍結防止モードにおける加熱開始温度ｄｏｎと加熱停止温度ｄｏｆｆは、目標温度Ｄ０とは無関係に設定された定数である。

通常冷蔵モードによる低温貯蔵庫の運転中に、庫内温度Ｄが必要以上に低下して、貯蔵物Ｐの凍結のおそれが生じた場合には、運転モードを凍結防止モードに切り換えて、庫内Ｒをヒーター４で加熱する必要がある。ヒーター４による加熱の必要性、すなわち凍結防止モードへの移行の必要性を正確に判定するため、第１移行条件と第２移行条件がそれぞれ設定されている。ここで第１移行条件とは、簡単に説明すると、圧縮機１１（冷却装置３）の停止中に、凍結のおそれがやや高い低温状態が比較的長時間にわたって継続することである。また第２移行条件とは、圧縮機１１の停止中に、凍結のおそれがかなり高い低温状態が比較的短時間にわたって継続することである。本発明では、凍結のおそれがやや高い低温状態のことを「第１低温度ＤＬ１以下の状態」と定義し、凍結のおそれがかなり高い低温状態のことを「第２低温度ＤＬ２以下の状態」と定義する（ＤＬ１＞ＤＬ２）。第１低温度ＤＬ１と第２低温度ＤＬ２は、可変値である目標温度Ｄ０とは無関係に設定された定数である。本実施例では、第１低温度ＤＬ１を２℃に設定し、第２低温度ＤＬ２を−２℃に設定した。また本発明では、比較的長時間を「第１低温時間ＴＬ１」と定義し、比較的短時間を「第２低温時間ＴＬ２」と定義する（ＴＬ１＞ＴＬ２）。本実施例では、第１低温時間ＴＬ１を６０分に設定し、第２低温時間ＴＬ２を１０秒に設定した。

第１移行条件および第２移行条件について、図６のフローチャートを用いて詳細に説明する。同図に示す制御では、第１時間Ｔ１を計時する第１タイマーと、第２時間Ｔ２を計時する第２タイマーを使用する。通常冷蔵モードによる低温貯蔵庫の運転中に、圧縮機１１が停止しかつ庫内温度Ｄが第１低温度ＤＬ１（２℃）まで低下すると（ステップＳ１１およびステップＳ１２でＹＥＳ）、制御装置２０は第１タイマーによる計時を開始する（ステップＳ１３）。なお、圧縮機１１が停止する冷却停止温度Ｄｏｆｆは、庫内Ｒの目標温度Ｄ０の値に応じて変化する。目標温度Ｄ０と冷却停止温度Ｄｏｆｆが比較的高いときは、庫内温度Ｄが第１低温度ＤＬ１まで低下する前に圧縮機１１が停止し、目標温度Ｄ０と冷却停止温度Ｄｏｆｆが比較的低いときは、庫内温度Ｄが第１低温度ＤＬ１まで低下した後に圧縮機１１が停止する。目標温度Ｄ０が４℃のときは、冷却停止温度Ｄｏｆｆが第１低温度ＤＬ１と同じ２℃になるため、ステップＳ１１とステップＳ１２で同時にＹＥＳとなる。

ステップＳ１３に続くステップＳ１４〜ステップＳ１６では、上から順に、庫内温度Ｄが上昇して第１低温度ＤＬ１（２℃）を超えたか否か、庫内温度Ｄが第２低温度ＤＬ２（−２℃）まで低下したか否か、第１時間Ｔ１が第１低温時間ＴＬ１（６０分）に達したか否かをそれぞれ監視し、これら３つのステップのいずれかでＹＥＳとなるのを待つ。ステップＳ１５とステップＳ１６より先にステップＳ１４でＹＥＳとなった場合、すなわち、庫内温度Ｄが上昇して第１低温度ＤＬ１を上回った場合は、制御装置２０は第１タイマーによる計時を停止して（ステップＳ１７）、ステップＳ１１へ戻る。つまり、低温貯蔵庫の運転モードを通常冷蔵モードに維持する。なお、本実施例において、庫内Ｒの目標温度Ｄ０の下限値は２℃であるから、圧縮機１１が起動する冷却開始温度Ｄｏｎの下限値は４℃である。従って、ステップＳ１４でＹＥＳとなる（庫内温度Ｄが第１低温度ＤＬ１を超える）前に圧縮機１１が起動することは無い。

ステップＳ１４とステップＳ１５より先にステップＳ１６でＹＥＳとなった場合、すなわち、ステップＳ１３の計時開始から第１低温時間ＴＬ１（６０分）が経過した場合は、制御装置２０は第１タイマーによる計時を停止するとともに（ステップＳ１８）、運転モードを通常冷蔵モードから凍結防止モードへ移行させる（ステップＳ１９）。ここでは第１移行条件に基づいて運転モードが切り換わっている。

ステップＳ１４とステップＳ１６より先にステップＳ１５でＹＥＳとなった場合、すなわち、庫内温度Ｄが第２低温度ＤＬ２（−２℃）まで低下した場合は、制御装置２０は第１タイマーによる計時を継続したまま、第２タイマーによる計時を開始する（ステップＳ２０）。この計時を開始してから第２低温時間ＴＬ２（１０秒）が経過する前に、庫内温度Ｄが上昇して第２低温度ＤＬ２を上回った場合は（ステップＳ２２でＮＯ、ステップＳ２１でＹＥＳ）、制御装置２０は第２タイマーによる計時を停止して（ステップＳ２３）、前述のステップＳ１４〜ステップＳ１６のループに復帰する。逆に、庫内温度Ｄが第２低温度ＤＬ２を上回ることなく、第２低温時間ＴＬ２が経過した場合は（ステップＳ２１でＮＯ、ステップＳ２２でＹＥＳ）、制御装置２０は第２タイマーおよび第１タイマーによる計時を停止して（ステップＳ２４・ステップＳ１８）、運転モードを通常冷蔵モードから凍結防止モードへ移行させる（ステップＳ１９）。ここでは第２移行条件に基づいて運転モードが切り換わっている。

凍結防止モードによる低温貯蔵庫の運転中に、低温貯蔵庫の庫外温度の上昇などを理由に、貯蔵物Ｐの凍結のおそれが解消された場合には、運転モードを通常冷蔵モードに復帰させることが好ましい。通常冷蔵モードへの復帰の可否を正確に判定するため、第１復帰条件と第２復帰条件がそれぞれ設定されている。ここで、第１復帰条件とは、簡単に説明すると、ヒーター４の停止中に、凍結のおそれが十分に低い温度状態が比較的長時間にわたって継続することである。また第２復帰条件とは、ヒーター４の停止中に、凍結のおそれが全く無い温度状態が比較的短時間にわたって継続することである。本発明では、凍結のおそれが十分に低い温度状態のことを「第１高温度ＤＨ１以上の状態」と定義し、凍結のおそれが全く無い温度状態のことを「第２高温度ＤＨ２以上の状態」と定義する（ＤＨ１＜ＤＨ２）。第１高温度ＤＨ１と第２高温度ＤＨ２は、可変値である目標温度Ｄ０とは無関係に設定された定数である。本実施例では、第１高温度ＤＨ１を４℃に設定し、第２高温度ＤＨ２を６℃に設定した。また本発明では、比較的長時間を「第１高温時間ＴＨ１」と定義し、比較的短時間を「第２高温時間ＴＨ２」と定義する（ＴＨ１＞ＴＨ２）。本実施例では、第１高温時間ＴＨ１を第１低温時間ＴＬ１と同じ６０分に設定し、第２高温時間ＴＨ２を第２低温時間ＴＬ２と同じ１０秒に設定した。

第１復帰条件および第２復帰条件について、図７のフローチャートを用いて詳細に説明する。同図に示す制御でも、第１時間Ｔ１を計時する第１タイマーと、第２時間Ｔ２を計時する第２タイマーを使用する。凍結防止モードによる低温貯蔵庫の運転中に、ヒーター４が停止しかつ庫内温度Ｄが第１高温度ＤＨ１（４℃）まで上昇すると（ステップＳ３１およびステップＳ３２でＹＥＳ）、制御装置２０は第１タイマーによる計時を開始する（ステップＳ３３）。なお本実施例では、ヒーター４が停止する加熱停止温度ｄｏｆｆと第１高温度ＤＨ１が同じ４℃であるため、ステップＳ３１とステップＳ３２は同時にＹＥＳとなる。

ステップＳ３３に続くステップＳ３４〜ステップＳ３６では、上から順に、庫内温度Ｄが第１高温度ＤＨ１（４℃）未満に低下したか否か、庫内温度Ｄが第２高温度ＤＨ２（６℃）まで上昇したか否か、第１時間Ｔ１が第１高温時間ＴＨ１（６０分）に達したか否かをそれぞれ監視し、これら３つのステップのいずれかでＹＥＳとなるのを待つ。ステップＳ３５とステップＳ３６より先にステップＳ３４でＹＥＳとなった場合、すなわち、庫内温度Ｄが第１高温度ＤＨ１未満に低下した場合は、制御装置２０は第１タイマーによる計時を停止して（ステップＳ３７）、ステップＳ３１へ戻る。つまり、低温貯蔵庫の運転モードを凍結防止モードに維持する。なお、本実施例において、ヒーター４への通電を開始する加熱開始温度ｄｏｎは２℃であるから、ステップＳ３４でＹＥＳとなる（庫内温度Ｄが第１高温度ＤＨ１を下回る）前にヒーター４への通電が開始されることは無い。

ステップＳ３４とステップＳ３５より先にステップＳ３６でＹＥＳとなった場合、すなわち、ステップＳ３３の計時開始から第１高温時間ＴＨ１（６０分）が経過した場合は、制御装置２０は第１タイマーによる計時を停止するとともに（ステップＳ３８）、運転モードを凍結防止モードから通常冷蔵モードに復帰させる（ステップＳ３９）。ここでは第１復帰条件に基づいて運転モードが切り換わっている。

ステップＳ３４とステップＳ３６より先にステップＳ３５でＹＥＳとなった場合、すなわち、庫内温度Ｄが第２高温度ＤＨ２（６℃）まで上昇した場合は、制御装置２０は第１タイマーによる計時を継続したまま、第２タイマーによる計時を開始する（ステップＳ４０）。この計時を開始してから第２高温時間ＴＨ２（１０秒）が経過する前に、庫内温度Ｄが低下して第２高温度ＤＨ２を下回った場合は（ステップＳ４２でＮＯ、ステップＳ４１でＹＥＳ）、制御装置２０は第２タイマーによる計時を停止して（ステップＳ４３）、前述のステップＳ３４〜ステップＳ３６のループに復帰する。逆に、庫内温度Ｄが第２高温度ＤＨ２を上回ることなく、第２高温時間ＴＨ２が経過した場合は（ステップＳ４１でＮＯ、ステップＳ４２でＹＥＳ）、制御装置２０は第２タイマーおよび第１タイマーによる計時を停止して（ステップＳ４４・ステップＳ３８）、運転モードを凍結防止モードから通常冷蔵モードに復帰させる（ステップＳ３９）。ここでは第２復帰条件に基づいて運転モードが切り換わっている。

庫内温度Ｄと低温貯蔵庫の各部の駆動状態の時間的な変化の一例を、図８のタイミングチャートに示す。ここでは、通常冷蔵モードにおける庫内Ｒの目標温度Ｄ０を、下限値である２℃に設定した。従って、圧縮機１１（冷却装置３）が起動する冷却開始温度Ｄｏｎは４℃であり、圧縮機１１が停止する冷却停止温度Ｄｏｆｆは０℃である。これ以降に説明するタイミングチャートにおいても、断りが無い限りは各温度Ｄ０・Ｄｏｎ・Ｄｏｆｆは同じとする。

最初の時点ｔ１では、庫内温度Ｄが冷却停止温度Ｄｏｆｆである０℃まで低下して、圧縮機１１と循環ファン１６が停止している。またこのとき、庫内温度Ｄが第１低温度ＤＬ１（２℃）以下であるから、制御装置２０は第１タイマーによる計時を開始する（図６のステップＳ１１〜Ｓ１３）。次の時点ｔ２では、庫内温度Ｄが第１低温度ＤＬ１すなわち２℃まで上昇している。ここでは、第１タイマーによる計時開始から第１低温時間ＴＬ１（６０分）が経過していないから（ｔ２−ｔ１＜６０分）、制御装置２０は第１タイマーによる計時を停止して、低温貯蔵庫の運転モードを通常冷蔵モードに維持する（図６のステップＳ１４・Ｓ１７）。次の時点ｔ３では、庫内温度Ｄが冷却開始温度Ｄｏｎすなわち４℃まで上昇して、圧縮機１１と循環ファン１６が起動している。

時点ｔ４における制御手順は、前述の時点ｔ１と同一であるが、その後の庫内温度Ｄの上昇速度が、時点ｔ１〜ｔ２と比べて緩やかになっている。温度上昇が緩やかになる主な原因は、低温貯蔵庫の外気温の低下である。次の時点ｔ５では、第１タイマーによる計時開始から第１低温時間ＴＬ１（６０分）が経過したことに伴い、制御装置２０は第１タイマーによる計時を停止して、運転モードを凍結防止モードに移行させている（図６のステップＳ１６・Ｓ１８・Ｓ１９）。凍結防止モードに移行すると、循環ファン１６が駆動を開始する。またこのとき、庫内温度Ｄが加熱開始温度ｄｏｎすなわち２℃以下であるから、制御装置２０はヒーター４への通電を開始する。ヒーター４への通電は、庫内温度Ｄが加熱停止温度ｄｏｆｆすなわち４℃に達する時点ｔ６まで継続される。加熱停止温度ｄｏｆｆが、冷却開始温度Ｄｏｎすなわち目標温度帯の上閾値に一致していると、凍結防止モードにおいても、庫内温度Ｄが目標温度帯を超えることを抑制して、庫内Ｒを貯蔵物Ｐに適した低温状態に維持することができる。

外気温が０℃を下回る冬季の寒冷地などにおいては、低温貯蔵庫の扉２を開放したときに、低温の外気が庫内Ｒに侵入して、庫内温度Ｄが目標温度Ｄ０を大きく下回ることがある。外気の侵入後に扉２を閉めても、外気温が低いことから庫内温度Ｄの自然な上昇は望み難い。庫内温度Ｄを上昇させて貯蔵物Ｐの凍結を防ぐためには、運転モードを速やかに凍結防止モードに移行させる必要がある。

図９に示すタイミングチャートでは、庫内温度Ｄが０℃まで低下して圧縮機１１が停止した時点ｔ１１の後も、庫内Ｒへの外気の侵入により庫内温度Ｄが低下し続けている。制御装置２０は、第１タイマーによる計時を時点ｔ１１に開始し（図６のステップＳ１１〜Ｓ１３）、さらに庫内温度Ｄが第２低温度ＤＬ２（−２℃）まで低下した時点ｔ１２に、第２タイマーによる計時を開始する（図６のステップＳ１５・Ｓ２０）。次の時点ｔ１３では、第２タイマーによる計時開始から第２低温時間ＴＬ２（１０秒）が経過したことに伴い、制御装置２０は第２タイマーおよび第１タイマーによる計時を停止して、運転モードを凍結防止モードに移行させている（図６のステップＳ２２・Ｓ２４・Ｓ１８・Ｓ１９）。時点ｔ１３における庫内温度Ｄは加熱開始温度ｄｏｎすなわち２℃を下回っているから、制御装置２０はヒーター４への通電を開始する。ヒーター４への通電は、庫内温度Ｄが加熱停止温度ｄｏｆｆすなわち４℃に達する時点ｔ１４まで継続される。次の時点ｔ１５では、庫内温度Ｄが加熱開始温度ｄｏｎすなわち２℃まで低下して、ヒーター４への通電が再開されている。

図９に示す例では、時点ｔ１１から第１低温時間ＴＬ１（６０分）が経過するのを待たずに、時点ｔ１２から第２低温時間ＴＬ２（１０秒）が経過した時点ｔ１３に、凍結防止モードに移行している。本実施例に係る低温貯蔵庫によれば、庫内温度Ｄが第１低温度ＤＬ１（２℃）よりさらに低い第２低温度ＤＬ２（−２℃）まで低下したときは、速やかに凍結防止モードに移行して庫内Ｒの加熱を開始することができ、これにより貯蔵物Ｐの凍結を確実に防止することができる。

図１０のタイミングチャートは、凍結防止モードから通常冷蔵モードに復帰する様子の一例を示したものである。通常冷蔵モードから凍結防止モードへ移行するのは、主に低温貯蔵庫の外気温が低いときであるから、凍結防止モードへ移行した直後は、ヒーター４への通電を停止すると、庫内温度Ｄは緩やかな低下傾向を示すことが多い（時点ｔ２１〜ｔ２２）。一方、凍結防止モードへの移行時に比べて外気温が上昇すると、ヒーター４への通電の停止後も庫内温度Ｄは緩やかに上昇する（時点ｔ２３〜ｔ２４）。

制御装置２０は、ヒーター４が停止しかつ庫内温度Ｄが第１高温度ＤＨ１（４℃）まで上昇した時点ｔ２３に、第１タイマーによる計時を開始する（図７のステップＳ３１〜Ｓ３３）。そして、計時開始から第１高温時間ＴＨ１（６０分）が経過した時点ｔ２４に、第１タイマーによる計時を停止して、運転モードを通常冷蔵モードに復帰させている（図７のステップＳ３６・Ｓ３８・Ｓ３９）。通常冷蔵モードに復帰した時点ｔ２４において、庫内温度Ｄは冷却開始温度Ｄｏｎすなわち４℃を超えているから、制御装置２０は圧縮機１１を起動し、また循環ファン１６の駆動状態を維持する。次の時点ｔ２５では、庫内温度Ｄが冷却停止温度Ｄｏｆｆすなわち０℃まで低下したことに伴い、制御装置２０が圧縮機１１と循環ファン１６を停止させている。

図１１のタイミングチャートは、凍結防止モードにおけるヒーター４の停止中に、庫内温度Ｄが図１０よりも速いペースで上昇した場合を示したものである。制御装置２０は、ヒーター４が停止しかつ庫内温度Ｄが第１高温度ＤＨ１（４℃）まで上昇した時点ｔ３１に、第１タイマーによる計時を開始し（図７のステップＳ３１〜Ｓ３３）、さらに庫内温度Ｄが第２高温度ＤＨ２（６℃）まで上昇した時点ｔ３２に、第２タイマーによる計時を開始する（図７のステップＳ３５・Ｓ４０）。次の時点ｔ３３では、第２タイマーによる計時開始から第２高温時間ＴＨ２（１０秒）が経過したことに伴い、制御装置２０は第２タイマーおよび第１タイマーによる計時を停止して、運転モードを通常冷蔵モードに復帰させている（図７のステップＳ４２・Ｓ４４・Ｓ３８・Ｓ３９）。時点ｔ３３における庫内温度Ｄは冷却開始温度Ｄｏｎすなわち４℃を超えているから、制御装置２０は圧縮機１１を起動し、また循環ファン１６の駆動状態を維持する。圧縮機１１と循環ファン１６の駆動状態は、庫内温度Ｄが冷却停止温度Ｄｏｆｆすなわち０℃に達する時点ｔ３４まで継続される。次の時点ｔ３５では、庫内温度Ｄが冷却開始温度Ｄｏｎすなわち４℃まで上昇して、圧縮機１１と循環ファン１６が再び起動されている。

図１１に示す例では、時点ｔ３１から第１高温時間ＴＨ１（６０分）が経過するのを待たずに、時点ｔ３２から第２高温時間ＴＨ２（１０秒）が経過した時点ｔ３３に、通常冷蔵モードに復帰している。本実施例に係る低温貯蔵庫によれば、庫内温度Ｄが第１高温度ＤＨ１（４℃）よりさらに高い第２高温度ＤＨ２（６℃）まで上昇したときは、速やかに通常冷蔵モードに復帰して庫内Ｒの冷却を再開することができる。

前述のように、庫内Ｒの目標温度Ｄ０は２〜１５℃の範囲内で設定することができる。図１２のタイミングチャートは、目標温度Ｄ０を８℃に設定して低温貯蔵庫を運転した場合の庫内温度Ｄの変化を示したものである。冷却開始温度Ｄｏｎは目標温度Ｄ０より２℃低い６℃であり、冷却停止温度Ｄｏｆｆは目標温度Ｄ０より２℃高い１０℃である。例えば夏季など、外気温が目標温度Ｄ０より十分に高い時季には、低温貯蔵庫は通常冷蔵モードで運転される。制御装置２０は、タイミングチャートの左側に示すように、圧縮機１１（冷却装置３）と循環ファン１６をオンオフ制御することにより、庫内温度Ｄを（Ｄ０±ｆ）℃の目標温度帯の範囲内に維持する。

一方、冬季などに外気温が氷点下まで低下し、前述の第１移行条件または第２移行条件を満たすと、運転モードが通常冷蔵モードから凍結防止モードへ自動的に切り換わる。制御装置２０は、タイミングチャートの右側に示すように、循環ファン１６を常時駆動させながらヒーター４をオンオフ制御することにより、庫内温度Ｄを加熱開始温度ｄｏｎ（２℃）と加熱停止温度ｄｏｆｆ（４℃）の間に維持して、庫内Ｒの貯蔵物Ｐの凍結を防止する。庫内Ｒをヒーター４で目標温度帯（６〜１０℃）まで加熱することは技術的には可能であるが、本実施例では省エネの観点から、凍結防止モードにおいては、凍結防止に必要な最小限の加熱だけを行うようにしている。

以上のように、本実施例に係る低温貯蔵庫では、貯蔵物Ｐが収容される庫内Ｒの実際の温度を直接的に検出し、当該温度に基づいて貯蔵物Ｐの凍結のおそれの有無を判定し、凍結のおそれがある場合にのみ通常冷蔵モードから凍結防止モードへ移行し、凍結のおそれが解消されたときには通常冷蔵モードに復帰するようにした。実際の庫内温度Ｄに基づいて凍結のおそれの有無を判定すると、外気温などに基づいて判定する場合に比べて、判定をより正確に行うことができる。凍結のおそれの有無を正確に判定すると、凍結のおそれがあるときは、凍結防止モードへ移行してヒーター４を駆動させ、凍結を確実に防止することができる。また、凍結のおそれがないときは、通常冷蔵モードを維持し、凍結防止モードから通常冷蔵モードに復帰して、ヒーター４の無駄な駆動を避けて、その消費電力を削減することができる。

上記実施例に係る低温貯蔵庫は、通常冷蔵モードと凍結防止モードの２つの運転モードを備えるものとしたが、本発明はこれに限られず、例えば玄米用と青果物用など、貯蔵対象の食材ごとに複数種の通常冷蔵モードを備えていてもよい。この場合は、各通常冷蔵モードにおいて、庫内Ｒの目標温度Ｄ０の設定可能な範囲や、目標温度帯を定める温度幅ｆなどを異ならせることができる。また、通常冷蔵モードにおいて、循環ファン１６を常時駆動させてもよい。特に、青果物用の通常冷蔵モードを実装する場合は、圧縮機１１の停止中に循環ファン１６を駆動させることにより、蒸発器１４に付着した霜を気化させて、その水蒸気を庫内Ｒへ送給して、庫内Ｒを青果物の保存に適した高湿状態に保つことができる。さらに低温貯蔵庫は、２種類以上の凍結防止モードを備えることもできる。この場合は、各凍結防止モードにおいて、加熱開始温度ｄｏｎや加熱停止温度ｄｏｆｆなどを異ならせることができる。第１低温時間ＴＬ１と第１高温時間ＴＨ１は同一である必要は無く、第２低温時間ＴＬ２と第２高温時間ＴＨ２も同一である必要は無い。冷却装置３と加温装置４は冷凍機とヒーターに限らず、例えばペルチェ素子などで構成してもよい。

３ 冷却装置
４ 加温装置（ヒーター）
１６ 循環ファン
２０ 制御装置
２１ 温度センサ
Ｒ 庫内
Ｄ 庫内温度
ＤＬ１ 第１低温度
ＤＬ２ 第２低温度
ＤＨ１ 第１高温度
ＤＨ２ 第２高温度
ＴＬ１ 第１低温時間
ＴＬ２ 第２低温時間
ＴＨ１ 第１高温時間
ＴＨ２ 第２高温時間
Ｄ０ 目標温度
Ｄｏｎ 冷却開始温度
Ｄｏｆｆ 冷却停止温度
ｄｏｎ 加熱開始温度
ｄｏｆｆ 加熱停止温度

Claims (8)

1. 庫内（Ｒ）を冷却する冷却装置（３）と、庫内（Ｒ）を加熱する凍結防止用の加温装置（４）と、庫内温度（Ｄ）を検出する温度センサ（２１）とを備える低温貯蔵庫であって、
   運転モードとして、冷却装置（３）が断続的に駆動する通常冷蔵モードと、加温装置（４）が断続的に駆動する凍結防止モードを備えており、
   所定の第１低温度（ＤＬ１）および第１低温時間（ＴＬ１）がそれぞれ設定されており、
   通常冷蔵モードにおいて、冷却装置（３）の停止中に、温度センサ（２１）で検出される庫内温度（Ｄ）が第１低温度（ＤＬ１）以下の状態が第１低温時間（ＴＬ１）以上続いた場合に、凍結防止モードへ移行することを特徴とする低温貯蔵庫。
2. 第１低温度（ＤＬ１）より低い第２低温度（ＤＬ２）と、第１低温時間（ＴＬ１）より短い第２低温時間（ＴＬ２）とがそれぞれ設定されており、
   通常冷蔵モードにおいて、冷却装置（３）の停止中に、庫内温度（Ｄ）が第２低温度（ＤＬ２）以下の状態が第２低温時間（ＴＬ２）以上続いた場合にも、凍結防止モードへ移行する請求項１に記載の低温貯蔵庫。
3. 第１低温度（ＤＬ１）より高い第１高温度（ＤＨ１）と、所定の第１高温時間（ＴＨ１）とがそれぞれ設定されており、
   凍結防止モードにおいて、加温装置（４）の停止中に、温度センサ（２１）で検出される庫内温度（Ｄ）が第１高温度（ＤＨ１）以上の状態が第１高温時間（ＴＨ１）以上続いた場合に、通常冷蔵モードへ復帰する請求項１または２に記載の低温貯蔵庫。
4. 第１高温度（ＤＨ１）より高い第２高温度（ＤＨ２）と、第１高温時間（ＴＨ１）より短い第２高温時間（ＴＨ２）とがそれぞれ設定されており、
   凍結防止モードにおいて、加温装置（４）の停止中に、庫内温度（Ｄ）が第２高温度（ＤＨ２）以上の状態が第２高温時間（ＴＨ２）以上続いた場合にも、通常冷蔵モードへ復帰する請求項３に記載の低温貯蔵庫。
5. 庫内（Ｒ）の目標温度（Ｄ０）が所定の範囲内で変更可能に設定されており、
   第１低温度（ＤＬ１）が、目標温度（Ｄ０）の設定値にかかわらず同一の値に固定されている請求項１から４のいずれかひとつに記載の低温貯蔵庫。
6. 庫内（Ｒ）の目標温度（Ｄ０）が所定の範囲内で変更可能に設定されており、
   凍結防止モードにおいて、加温装置（４）の駆動を開始する加熱開始温度（ｄｏｎ）と、加温装置（４）の駆動を停止する加熱停止温度（ｄｏｆｆ）とがそれぞれ設定されており、
   加熱開始温度（ｄｏｎ）および加熱停止温度（ｄｏｆｆ）が、目標温度（Ｄ０）の設定値にかかわらず同一の値に固定されている請求項１から５のいずれかひとつに記載の低温貯蔵庫。
7. 通常冷蔵モードにおいて、目標温度（Ｄ０）を含む所定の温度幅の目標温度帯が設定されており、
   冷却装置（３）の駆動を開始する冷却開始温度（Ｄｏｎ）が、目標温度帯の上閾値に設定されるとともに、冷却装置（３）の駆動を停止する冷却停止温度（Ｄｏｆｆ）が、目標温度帯の下閾値に設定されており、
   加温装置（４）の駆動を停止する加熱停止温度（ｄｏｆｆ）が、目標温度（Ｄ０）を下限値に設定したときの上閾値に一致している請求項６に記載の低温貯蔵庫。
8. 庫内（Ｒ）の空気を循環させるための循環ファン（１６）を備えており、
   凍結防止モードにおいて循環ファン（１６）が常時駆動される請求項１から７のいずれかひとつに記載の低温貯蔵庫。

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