JP2020180726A - 冷却貯蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】外気温が低い場合や設定温度が高い場合などに冷却貯蔵庫の恒温性が低下することを抑制すること。【解決手段】冷蔵庫１であって、回転数が可変のインバータ圧縮機２０及び蒸発器２４を有する冷凍回路１８と、庫内を加熱する除霜ヒータ３５と、庫内温度を検知する庫内サーミスタ３４と、単位時間当たりの温度降下度が目標温度降下度と略一致するように制御する制御部４０と、を備え、制御部４０は、インバータ圧縮機２０の回転数を最低回転数まで下げても温度降下度が目標温度降下度より大きい場合は、除霜ヒータ３５に通電する。【選択図】図９

Description

本明細書で開示する技術は、冷却貯蔵庫に関する。

例えば冷蔵庫や冷凍庫などの冷却貯蔵庫で薬品などを保管する場合、厳格な温度管理が求められることがある。厳格な温度管理が求められる場合は庫内温度と設定温度との差を極力小さくする必要がある。言い換えると、冷却貯蔵庫の恒温性を高くする必要がある。このため、従来、庫内温度が設定温度に達すると単位時間当たりの温度降下量が０［Ｋ／ｍｉｎ（ケルビン／分）］になるように圧縮機の回転数を制御することが行われている（例えば、特許文献１参照）。

特許第５４０５００９号公報

以降の説明では単位時間当たりの圧縮機の回転数のことを単に圧縮機の回転数という。
一般に冷却貯蔵庫は庫内温度が設定温度範囲（コントロール領域）内となるように制御される。具体的には、庫内温度がコントロール領域の下限温度ＴＬまで低下すると圧縮機が停止される。圧縮機を停止すると庫内温度が上昇する。庫内温度がコントロール領域の上限温度ＴＨまで上昇すると圧縮機の運転が再開される。これを繰り返すことによって庫内温度がコントロール領域内にほぼ維持される。

外気温が低い場合や設定温度が高い場合などは、圧縮機の回転数を最低回転数まで下げても温度降下度が目標温度降下度より大きくなることがある。この場合は庫内温度が下限温度ＴＬまで低下すると圧縮機が停止され、上限温度ＴＨまで上昇すると圧縮機の運転が再開される。このため庫内温度が下限温度ＴＬから上限温度ＴＨまで大きく変化し、冷却貯蔵庫の恒温性が低下する。

本明細書では、外気温が低い場合や設定温度が高い場合などに冷却貯蔵庫の恒温性が低下することを抑制する技術を開示する。

（１）本明細書で開示する冷却貯蔵庫は、回転数が可変の圧縮機及び蒸発器を有する冷凍回路と、庫内を加熱するヒータと、庫内温度を検知する温度センサと、単位時間当たりの温度降下度が目標温度降下度と略一致するように制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記圧縮機の回転数を最低回転数まで下げても温度降下度が目標温度降下度より大きい場合は、前記ヒータに通電する。

温度降下度が目標温度降下度と略一致するとは、温度降下度と目標温度降下度とが等しいか、又は、温度降下度と目標温度降下度との差が基準値以下であることをいう。基準値は適宜に決定できる。
上記の冷却貯蔵庫によると、外気温が低いあるいは設定温度が高いなどによって圧縮機の回転数を最低回転数まで下げても温度降下度が目標温度降下度より大きい場合はヒータに通電するので、温度降下度がマイナスの値となり、庫内温度が上昇する。このため、外気温が低い場合や設定温度が高い場合などであっても温度降下度を目標温度降下度と略一致させることができる。
このため、上記の冷却貯蔵庫によると、庫内温度が設定温度に達すると目標温度降下度を０［Ｋ／ｍｉｎ］に設定することにより、外気温が低い場合や設定温度が高い場合などであっても庫内温度の変動幅を小さくすることができる。このため、外気温が低い場合や設定温度が高い場合などに冷却貯蔵庫の恒温性が低下することを抑制できる。

また、上記の冷却貯蔵庫によると、設定温度が低温から高温に切り替えられた場合に、ヒータによって庫内を昇温することにより、庫内温度と設定温度との乖離を速やかに解消することもできる。

（２）前記制御部は、前記圧縮機の回転数と前記ヒータの通電率との組み合わせが異なる複数の冷却能力段を切り替えることによって温度降下度が目標温度降下度と略一致するように制御してもよい。

上記の冷却貯蔵庫によると、例えば温度降下度が目標温度降下度より小さい場合はヒータに通電しない冷却能力段に切り替えて温度降下度を大きくすることにより、温度降下度を目標温度降下度と略一致させることができる。一方、圧縮機の回転数を最低回転数まで下げても温度降下度が目標温度降下度より大きい場合はヒータに通電する冷却能力段に切り替えて温度降下度を小さくすることにより、外気温が低い場合や設定温度が高い場合であっても温度降下度を目標温度降下度と略一致させることができる。

（３）前記冷却能力段の切り替えに伴って冷却能力が直線的に変化するように各前記冷却能力段の前記圧縮機の回転数及び前記ヒータの通電率が設定されていてもよい。

冷却能力段の切り替えに伴う冷却能力の変化幅が不規則であると、温度降下度を目標温度降下度に略一致させる制御が複雑になる。上記の冷却貯蔵庫によると、冷却能力段の切り替えに伴って冷却能力が直線的に変化するので、制御が容易になる。

（４）前記複数の冷却能力段は、前記ヒータに通電せず、前記圧縮機を回転させる冷却能力段と、前記圧縮機を最低回転数で回転させた状態で前記ヒータに通電する冷却能力段とを含んでもよい。

上記の冷却貯蔵庫によると、温度降下度が目標温度降下度より小さい場合は、ヒータに通電せず、圧縮機を回転させる冷却能力段に切り替えることにより、温度降下度を大きくすることができる。一方、圧縮機の回転数を最低回転数まで下げても温度降下度が目標温度降下度より大きい場合は、圧縮機を最低回転数で回転させた状態でヒータに通電する冷却能力段に切り替えることにより、温度降下度を小さくすることができる。

ここで、ヒータに通電する場合は圧縮機を停止させることも可能である。しかしながら、通常、圧縮機の回転を開始した場合や回転を停止した場合は一定時間が経過するまでその状態を維持する必要がある。このため、例えばヒータに通電する場合は圧縮機を停止させるとすると、その後に一定時間が経過する前に温度降下度が目標温度降下度より小さくなって圧縮機を回転させる必要が生じた場合に、一定時間が経過するまで圧縮機を回転させることができないので、温度降下度が目標温度降下度と略一致しない状態が生じる可能性がある。

上記の冷却貯蔵庫によると、ヒータに通電するときも圧縮機を最低回転数で回転させるので、ヒータに通電するときは圧縮機を停止させる場合に比べ、温度降下度が目標温度降下度より小さくなった場合に、ヒータに通電せず、圧縮機を回転させる冷却能力段に速やかに切り替えることができる。このため、温度降下度をより確実に目標温度降下度に略一致させることができる。

（５）前記複数の冷却能力段は、前記圧縮機の回転を停止し、且つ、前記ヒータへの通電を停止する冷却能力段と、前記圧縮機の回転を停止し、前記ヒータに通電する冷却能力段とを含んでもよい。

上記の冷却貯蔵庫によると、外気温が設定温度より低い場合や、設定温度が低温から高温に変更された場合は、圧縮機の回転を停止し、ヒータに通電する冷却能力段に切り替えることにより、庫内温度を昇温し、設定温度通りに庫内温度を制御することができる。また、上記の冷却貯蔵庫によると、外気温と設定温度とが同じ場合は、圧縮機の回転を停止し、且つ、ヒータへの通電を停止する冷却能力段に切り替えることにより、外気温と設定温度とが同じ場合にも対応が可能である。

（６）前記制御部は、設定温度より高い第１の温度から前記設定温度より低い第２の温度までの範囲では目標温度降下度を０ケルビン／分としてもよい。

例えば、温度降下度が目標温度降下度から僅かにずれただけで目標温度降下度を切り替えると、冷却能力段の切り替えが頻繁に行わる。現在の冷却能力段が圧縮機を回転させる冷却能力段であり、１段低い冷却能力段が圧縮機を停止させる冷却能力段である場合や、現在の冷却能力段が圧縮機を停止させる冷却能力段であり、１段高い冷却能力段が圧縮機を回転させる冷却能力段である場合は、冷却能力段の切り替えが頻繁に行わると圧縮機の回転／停止が頻繁になる。

通常、圧縮機を起動した場合はオイル循環を確保するために一定時間運転を継続する必要がある。また、圧縮機を停止した場合は差圧による起動不良を回避するために一定時間停止し続ける必要がある。このため、圧縮機の回転／停止が頻繁になると、圧縮機を起動した後、一定時間が経過する前に圧縮機を停止させることや、圧縮機を停止した後、一定時間が経過する前に圧縮機を回転させることになり、圧縮機の故障を招く虞がある。

上記の冷却貯蔵庫によると、目標温度降下度を０ケルビン／分とする範囲に幅を持たせるので、冷却能力段の切り替えが頻繁に行われることを抑制できる。このため、一定時間が経過する前に圧縮機を停止したり一定時間が経過する前に圧縮機を回転させたりすることによって圧縮機が故障する可能性を低減できる。

（７）前記制御部は、設定温度を含む所定の温度範囲の上限温度より庫内温度が高い場合は、切り替え可能な前記冷却能力段を、前記ヒータに通電せず、前記圧縮機を回転させる冷却能力段に制限してもよい。

庫内温度が、設定温度を含む所定の温度範囲の上限温度より高い場合は、庫内温度が設定温度まで冷却されていないので、ヒータに通電してまで温度降下度を目標温度降下度に一致させる必要はない。上記の冷却貯蔵庫によると、庫内温度が所定の温度範囲の上限温度より高い場合は、切り替え可能な冷却能力段を、ヒータに通電せず、圧縮機を回転させる冷却能力段に制限する。言い換えると、庫内温度が所定の温度範囲の上限温度より高い場合はヒータに通電する冷却能力段に切り替えないので、庫内温度を速やかに設定温度まで低下させることができる。

（８）前記制御部は、設定温度を含む所定の温度範囲の下限温度より庫内温度が低い場合は、切り替え可能な前記冷却能力段を、前記圧縮機の回転を停止し、且つ、前記ヒータへの通電を停止する冷却能力段、及び、前記圧縮機の回転を停止し、前記ヒータに通電する冷却能力段に制限してもよい。

庫内温度が、設定温度を含む所定の温度範囲の下限温度より低い場合は、圧縮機を運転してまで温度降下度を目標温度降下度に一致させる必要はない。上記の冷却貯蔵庫によると、庫内温度が所定の温度範囲の下限温度より低い場合は、切り替え可能な冷却能力段を、圧縮機の回転を停止し、且つ、ヒータへの通電を停止する冷却能力段、及び、圧縮機の回転を停止し、ヒータに通電する冷却能力段に制限する。言い換えると、庫内温度が所定の温度範囲の下限温度より低い場合は圧縮機を回転させる冷却能力段に切り替えないので、庫内温度を速やかに設定温度まで昇温できる。

（９）前記ヒータは前記蒸発器を加熱して除霜する除霜ヒータであってもよい。

上記の冷却貯蔵庫によると、蒸発器を除霜する除霜ヒータを、庫内温度を上昇させるためのヒータとして流用するので、庫内温度を上昇させるための専用のヒータを用いる場合に比べて部品点数を低減できる。

本明細書によって開示される発明は、装置、方法、これらの装置または方法の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体等の種々の態様で実現できる。

実施形態１に係る冷蔵庫の正面図 図１に示すＡ−Ａ線の断面図 冷凍回路の模式図 冷凍ユニット及びその周辺の部分断面図 冷蔵庫の電気的構成を示すブロック図 冷却能力段を示す表 冷却能力の変化を示すグラフ 目標温度カーブを示すグラフ 冷却運転のタイミングチャート 冷却運転中の冷却能力切り替え処理のフローチャート 処理１のフローチャート 処理２のフローチャート 処理３のフローチャート 処理４のフローチャート 実施形態２に係る冷却能力段を示す表 冷却能力の変化を示すグラフ 冷却運転のタイミングチャート 冷却運転中の冷却能力切り替え処理のフローチャート 実施形態３に係る目標温度カーブを示すグラフ 冷却運転中の冷却能力切り替え処理のフローチャート 実施形態４に係る冷却運転中の冷却能力切り替え処理のフローチャート

＜実施形態１＞
実施形態１を図１ないし図１４に基づいて説明する。以降の説明において上下方向及び左右方向とは図１に示す上下方向及び左右方向を基準とし、前後方向とは図２に示す前後方向を基準とする。

（１）冷蔵庫の全体構成
図１から図４を参照して、実施形態１に係る冷蔵庫１（冷却貯蔵庫の一例）の全体構成について説明する。
図１に示すように、冷蔵庫１は主に業務に用いられる２ドア式の冷蔵庫である。冷蔵庫１は前側に開口１１（図２参照、上側開口１１Ａ及び下側開口１１Ｂ）を有する貯蔵庫本体１０、上側開口１１Ａを開閉する断熱扉１２（１２Ａ）、下側開口１１Ｂを開閉する断熱扉１２（１２Ｂ）、貯蔵庫本体１０の上方に配されている機械室１３、機械室１３の前面に設けられている操作部１４、貯蔵庫本体１０の下面に設けられている４つの脚部１５などを備えている。

図１及び図２に示すように、貯蔵庫本体１０の開口１１は上下方向の概ね中央において左右方向に延びる角柱状の前面枠１６によって上側開口１１Ａと下側開口１１Ｂとに仕切られている。

図２に示すように、機械室１３は上側が開放されている。機械室１３には冷凍ユニット１７の一部、図示しない電装箱、操作部１４、図示しない電源部などが収容されている。冷凍ユニット１７は後述する冷凍回路１８（図３参照）をユニット化したものである。図示しない電装箱には後述する制御部４０（図５参照）が収容されている。

図３を参照して、冷凍回路１８について説明する。冷凍回路１８はインバータ圧縮機２０（回転数が可変の圧縮機の一例）、凝縮器２１、ドライヤ２２、減圧機構２３（キャピラリチューブ等）及び蒸発器２４を有しており、これらが冷媒配管２５によって循環接続されている。インバータ圧縮機２０は回転数が可変な圧縮機である。冷凍回路１８は凝縮器２１を冷却する凝縮器ファン２６も有している。

図４を参照して、冷凍ユニット１７及びその周辺の構成について説明する。冷凍ユニット１７は冷凍回路１８を断熱性のユニット台１９に取り付けることによってユニット化したものである。ユニット台１９は貯蔵庫本体１０の天井壁１０Ａに形成されている開口１０Ｂを塞ぐように天井壁１０Ａの上に配置されている。

インバータ圧縮機２０、凝縮器２１、ドライヤ２２及び減圧機構２３はユニット台１９の上側に取り付けられている。蒸発器２４はユニット台１９の下側に取り付けられており、天井（天井壁１０Ａ及びユニット台１９）と後述するエアダクト２７とによって形成されている冷却ダクト３１内に収容されている。

蒸発器２４には除霜ヒータ３５（ヒータの一例）及び図示しない除霜サーミスタ３２（図５参照）が取り付けられている。除霜ヒータ３５は後述する除霜運転によって蒸発器２４を除霜するときに蒸発器２４を加熱して霜を溶かすためのものである。詳しくは後述するが、本実施形態では、除霜ヒータ３５は冷蔵庫１の冷却能力を切り替えるためにも用いられる。除霜サーミスタ３２は後述する除霜運転の終了を判断するためのものである。

エアダクト２７は天井との間に冷却ダクト３１を形成するものであるとともに、蒸発器２４に付着した霜が溶けた水である除霜水を受けるドレンパンとしても機能する。エアダクト２７は後側に向かって下に傾斜する略平板状の底壁２７Ａ、底壁２７Ａの左右の縁部から上側に立ち上がっている側壁２７Ｂ、及び、底壁２７Ａの後側の縁部から上側に僅かに立ち上がっている後壁２７Ｃを有している。

底壁２７Ａの前側部分には冷却ダクト３１内に空気を吸い込むための円形の吸込口２７Ｅが形成されている。後壁２７Ｃは貯蔵庫本体１０の後側の壁１０Ｃから前側に離間しており、後壁２７Ｃと貯蔵庫本体１０の後側の壁１０Ｃとの間に吹出口２７Ｆが形成されている。また、後壁２７Ｃには左右方向の概ね中央から後側に向かって延びる断面Ｕ字状の排水溝２７Ｄが一体に形成されている。貯蔵庫本体１０の後側の壁１０Ｃの内部には排水通路１０Ｄが形成されている。排水溝２７Ｄは後側の端部が排水通路１０Ｄに挿入されており、エアダクト２７によって受けられた除霜水は排水溝２７Ｄから排水通路１０Ｄを介して庫外に排出される。

エアダクト２７の吸込口２７Ｅには上側から庫内ファン３３が装着されている。庫内ファン３３が回転すると庫内の空気が吸込口２７Ｅから冷却ダクト３１に吸い込まれ、蒸発器２４によって冷却されて吹出口２７Ｆから庫内に吹き出される。
冷却ダクト３１内において庫内ファン３３と蒸発器２４との間には庫内温度を検出する庫内サーミスタ３４（温度センサの一例）が配されている。

（２）冷蔵庫の電気的構成
図５を参照して、冷蔵庫１の電気的構成について説明する。冷蔵庫１は制御部４０を備えている。制御部４０には操作部１４、インバータ圧縮機２０、庫内ファン３３、庫内サーミスタ３４、除霜ヒータ３５、除霜サーミスタ３２などが接続されている。

制御部４０はＣＰＵやＲＡＭなどが１チップ化されたマイクロコンピュータ４０ＡやＲＯＭ４０Ｂなどが基板に実装されたものである。制御部４０はＲＯＭ４０Ｂに記憶されている制御プログラムを実行することによって冷蔵庫１の各部を制御する。
操作部１４は庫内の目標温度（以下、設定温度という）などの各種の設定をユーザが行うためのものであるとともに、庫内温度などの各種の情報を表示するためのものである。

（３）冷蔵庫の冷却能力段
図６に示すように、インバータ圧縮機２０は回転数を５段階（２０Ｈｚ、２５Ｈｚ、３３Ｈｚ、４２Ｈｚ、５２Ｈｚ）で切り換え可能である。除霜ヒータ３５は通電率を４段階（２０％、４０％、６０％、８０％）で切り換え可能である。通電率とは、ある時間における通電されていた時間の割合のことをいう。本実施形態では３０秒を１サイクルとして通電が制御される。例えば通電率４０％に制御する場合はオン：１２秒、オフ：１８秒とすることで通電率４０％となる。

図６に示すように、制御部４０はインバータ圧縮機２０の回転数と除霜ヒータ３５の通電率とを組み合わせることによって冷蔵庫１の冷却能力を１段（最小）〜９段（最大）の９段階で切り替える。
具体的には、５〜９段ではインバータ圧縮機２０が回転する一方、除霜ヒータ３５には通電されない（通電率０％）。５〜９段は、除霜ヒータ３５に通電せず、インバータ圧縮機２０を回転させる冷却能力段の一例である。５〜９段ではインバータ圧縮機２０の回転数が９段を起点に段階的に小さくなる。

１〜４段ではインバータ圧縮機２０が最低回転数で回転するとともに、除霜ヒータ３５に通電される。１〜４段は、インバータ圧縮機２０を最低回転数で回転させ、除霜ヒータ３５に通電する冷却能力段の一例である。１〜４段では除霜ヒータ３５の通電率が４段を起点に段階的に大きくなる。

図７に示すように、インバータ圧縮機２０の回転数及び除霜ヒータ３５の通電率は冷却能力段の切り替えに伴って冷却能力［Ｗ（ワット）］が略直線的に変化するように設定されている。略直線的に変化するとは、冷却能力段を１段切り替えたときの冷却能力の変化幅がほぼ一定であることをいう。

（４）制御部によって実行される処理
制御部４０によって実行される冷却運転、及び、除霜運転について説明する。

（４−１）冷却運転
冷却運転は、前述した冷却能力段を切り替えることによって単位時間当たりの温度降下度が目標温度降下度と略一致するように制御する処理である。
図８及び図９を参照して、冷却運転の概略について説明する。図８において上限温度ＴＨは設定温度Ｔｏよりも所定値（例えば１．７Ｋ）高い温度である。以降の説明では上限温度ＴＨより上の領域をプルダウン領域という。また、上限温度ＴＨと、設定温度Ｔｏよりも所定値（例えば２．０Ｋ）低い下限温度ＴＬとの間の温度領域をコントロール領域という。

プルダウン領域の目標の温度カーブＸｐは比較的急勾配の一次関数の直線として示される。目標温度カーブＸｐに係る目標となる温度降下度は、庫内温度によらず一定値Ａｐ［Ｋ／ｍｉｎ］に設定されている。なお、目標となる温度降下度Ａｐは単に目標値Ａｐということがある。

コントロール領域の目標温度カーブＸｃは、庫内温度が上限温度ＴＨから設定温度Ｔｏまでの目標温度カーブＸｃ１、庫内温度が設定温度Ｔｏのときの目標温度カーブＸｃ２、庫内温度が設定温度Ｔｏを下回ったときの目標温度カーブＸｃ３に分けられる。

目標温度カーブＸｃ１に係る温度降下度は一定値Ａｃ［Ｋ／ｍｉｎ］である。目標温度降下度Ａｃはプルダウン領域の目標温度降下度Ａｐより小さい。このため目標温度カーブＸｃ１はプルダウン領域の目標温度カーブＸｐに比べて勾配が緩やかな直線となる。目標温度カーブＸｃ２は目標となる温度降下度が０［Ｋ／ｍｉｎ］の直線、いわゆる横這いの直線である。目標温度カーブＸｃ３に係る温度降下度は一定値−Ａｃ［Ｋ／ｍｉｎ］である。
庫内温度がコントロール領域の下限温度ＴＬ以下となった場合は制御部４０によってインバータ圧縮機２０及び除霜ヒータ３５がオフにされる。

図９において時点Ｐ１は冷蔵庫１の電源が投入された時点である。制御部４０は電源が投入されると最大の冷却能力（９段）で冷却を開始し、庫内温度が目標温度カーブＸｐに沿って低下するように冷却能力段を切り替える。
時点Ｐ２は庫内温度が上限温度ＴＨまで低下した時点である。時点Ｐ３は庫内温度が設定温度Ｔｏまで低下した時点である。時点Ｐ２〜Ｐ３では、制御部４０は庫内温度が目標温度カーブＸｃ１に沿って低下するように冷却能力段を切り替える。

制御部４０は、庫内温度が設定温度Ｔｏまで低下すると目標温度カーブＸｃ２に切り替える。このため、理想的には温度降下度が０［Ｋ／ｍｉｎ］になる。しかしながら、外気温が低い場合や設定温度が高い場合などは、目標温度カーブＸｃ２に切り替えても庫内温度が設定温度Ｔｏより低くなることがある。庫内温度が設定温度Ｔｏより低下した場合は、制御部４０は庫内温度が目標温度カーブＸｃ３に沿って上昇するように冷却能力を切り替える。

図１０を参照して、冷却運転中の冷却能力切り替え処理について説明する。本処理は冷蔵庫１の電源が投入されると一定時間間隔で繰り返し実行される。前述したように、電源が投入された直後の冷却能力は最大（９段）であるとする。

Ｓ１０１では、制御部４０は庫内サーミスタ３４によって庫内温度ＴＲを検出する。
Ｓ１０２では、制御部４０は庫内温度ＴＲの温度降下度Ｓを算出する。
Ｓ１０３では、制御部４０は庫内温度ＴＲが上限温度ＴＨ以上であるか否かを判断し、上限温度ＴＨ以上である場合はＳ１０４に進み、上限温度ＴＨ未満である場合はＳ１０５に進む。

Ｓ１０４では、制御部４０は処理１を実行する。処理１は庫内温度ＴＲがプルダウン領域の目標温度カーブＸｐに沿って変化するように制御する処理である。
Ｓ１０５では、制御部４０は庫内温度ＴＲが上限温度ＴＨ未満であり且つ設定温度Ｔｏより大きいか否かを判断し、上限温度ＴＨ未満であり且つ設定温度Ｔｏより大きい場合はＳ１０６に進み、それ以外の場合はＳ１０７に進む。

Ｓ１０６では、制御部４０は処理２を実行する。処理２は庫内温度ＴＲがコントロール領域の目標温度カーブＸｃ１に沿って変化するように制御する処理である。
Ｓ１０７では、制御部４０は庫内温度ＴＲが設定温度Ｔｏと等しいか否かを判断し、等しい場合はＳ１０８に進み、それ以外の場合はＳ１０９に進む。
Ｓ１０８では、制御部４０は処理３を実行する。処理３は庫内温度がコントロール領域の目標温度カーブＸｃ２に沿って変化するように制御する処理である。

Ｓ１０９では、制御部４０は庫内温度ＴＲが設定温度Ｔｏより小さく且つ下限温度ＴＨより大きいか否かを判断し、設定温度Ｔｏより小さく且つ下限温度ＴＨより大きい場合はＳ１１０に進み、それ以外の場合（すなわち庫内温度ＴＲが下限温度ＴＬ以下である場合）はＳ１１１に進む。
Ｓ１１０では、制御部４０は処理４を実行する。処理４は庫内温度がコントロール領域の目標温度カーブＸｃ３に沿って変化するように制御する処理である。
Ｓ１１１では、制御部４０はインバータ圧縮機２０及び除霜ヒータ３５をオフにする。

図１１を参照して、処理１について説明する。
Ｓ２０１では、制御部４０は温度降下度Ｓが目標温度カーブＸｐの温度降下度Ａｐより大きいか否かを判断し、温度降下度Ａｐより大きい場合はＳ２０２に進み、温度降下度Ａｐ以下である場合はＳ２０４に進む。
Ｓ２０２では、制御部４０は現在の冷却能力が最低（１段）であるか否かを判断し、最低ではない場合はＳ２０３に進み、最低である場合は処理１を終了して戻る。

Ｓ２０３では、制御部４０は冷却能力を１段下げる。
Ｓ２０４では、制御部４０は温度降下度Ｓが目標温度カーブＸｐの温度降下度Ａｐと等しいか否かを判断し、等しくない場合（すなわちＡｐ未満である場合）はＳ２０５に進み、等しい場合は処理１を終了して戻る。

Ｓ２０５では、制御部４０は現在の冷却能力が最高（９段）であるか否かを判断し、最高ではない場合はＳ２０６に進み、最高である場合は処理１を終了して戻る。
Ｓ２０６では、制御部４０は冷却能力を１段上げる。

図１２を参照して、処理２について説明する。ここでは処理１と同一のステップには同一の符号を付して説明を省略する。
Ｓ３０１では、制御部４０は温度降下度Ｓが目標温度カーブＸｃ１の温度降下度Ａｃより大きいか否かを判断し、温度降下度Ａｃより大きい場合はＳ２０２に進み、温度降下度Ａｃ以下である場合はＳ３０２に進む。

Ｓ３０２では、制御部４０は温度降下度Ｓが温度降下度Ａｃと等しいか否かを判断し、等しくない場合（すなわちＡｃ未満である場合）はＳ２０５に進み、等しい場合は処理２を終了して戻る。

図１３を参照して、処理３について説明する。ここでは処理１と同一のステップには同一の符号を付して説明を省略する。
Ｓ４０１では、制御部４０は温度降下度Ｓが０より大きいか否かを判断し、０より大きい場合はＳ２０２に進み、０以下である場合はＳ４０２に進む。
Ｓ４０２では、制御部４０は温度降下度Ｓが０であるか否かを判断し、０ではない場合（すなわち０未満である場合）はＳ２０５に進み、０である場合は処理３を終了して戻る。

図１４を参照して、処理４について説明する。ここでは処理１と同一のステップには同一の符号を付して説明を省略する。
Ｓ５０１では、制御部４０は温度降下度Ｓが目標温度カーブＸｃ３の温度降下度−Ａｃより大きいか否かを判断し、−Ａｃより大きい場合はＳ２０２に進み、−Ａｃ以下である場合はＳ５０２に進む。
Ｓ５０２では、制御部４０は温度降下度Ｓが温度降下度−Ａｃと等しいか否かを判断し、等しくない場合（すなわち−Ａｃ未満である場合）はＳ２０５に進み、等しい場合は処理４を終了して戻る。

（４−２）除霜運転
前述した冷却運転を行うと蒸発器２４に霜が付着する。このため制御部４０は所定の除霜開始条件が成立すると蒸発器２４を除霜する除霜運転を開始する。除霜開始条件は、予め設定されている除霜開始時刻が到来した、前回の除霜運転が終了してから一定時間が経過した、ユーザによって除霜運転が指示されたなどである。

除霜運転では、制御部４０はインバータ圧縮機２０を停止させ、除霜ヒータ３５に通電する。除霜ヒータ３５に通電すると蒸発器２４の温度が徐々に上昇する。制御部４０は除霜サーミスタ４５によって蒸発器２４の温度を検出し、蒸発器２４の温度が所定の除霜終了温度まで上昇すると除霜運転を終了して冷却運転を再開する。

（５）実施形態の効果
冷蔵庫１によると、外気温が低いあるいは設定温度が高いなどによってインバータ圧縮機２０の回転数を最低回転数まで下げても温度降下度が目標温度降下度より大きい場合は除霜ヒータ３５に通電するので、温度降下度がマイナスの値となり、庫内温度が上昇する。このため、外気温が低い場合や設定温度が高い場合などであっても温度降下度を目標温度降下度と略一致させることができる。
このため、冷蔵庫１によると、庫内温度が設定温度と略一致するときは目標温度カーブＸｃ２に切り替えることにより（すなわち目標温度降下度を０［Ｋ／ｍｉｎ］に設定することにより）、外気温が低い場合や設定温度が高い場合などであっても庫内温度の変動幅を小さくすることができる。このため、外気温が低い場合や設定温度が高い場合などに冷蔵庫１の恒温性が低下することを抑制できる。

冷蔵庫１によると、例えば温度降下度が目標温度降下度より小さい場合は冷却能力段を５〜９段（除霜ヒータ３５に通電しない冷却能力段）に切り替えることにより、温度降下度を目標温度降下度と略一致させることができる。一方、冷却能力を５段（インバータ圧縮機２０の回転数が最低回転数の冷却能力段）まで下げても温度降下度が目標温度降下度より大きい場合は冷却能力段を１〜４段（除霜ヒータ３５に通電する冷却能力段）に切り替えることにより、外気温が低い場合や設定温度が高い場合であっても温度降下度を目標温度降下度と略一致させることができる。

冷蔵庫１によると、冷却能力段の切り替えに伴って冷却能力が直線的に変化するので、温度降下度を目標温度降下度に略一致させる制御が容易になる。

冷蔵庫１によると、温度降下度が目標温度降下度より小さい場合は冷却能力段を５〜９段（除霜ヒータ３５に通電せず、インバータ圧縮機２０を回転させる冷却能力段）に切り替えることにより、温度降下度を大きくすることができる。一方、インバータ圧縮機２０の回転数を最低回転数まで下げても温度降下度が目標温度降下度より大きい場合は冷却能力段を１〜４段（インバータ圧縮機２０を最低回転数で回転させた状態で除霜ヒータ３５に通電する冷却能力段）に切り替えることにより、温度降下度を小さくすることができる。

冷蔵庫１によると、除霜ヒータ３５に通電するときもインバータ圧縮機２０を最低回転数で回転させておくので（１〜４段）、除霜ヒータ３５に通電するときはインバータ圧縮機２０を停止させる場合に比べ、温度降下度が目標温度降下度より小さくなった場合に、５〜９段（除霜ヒータ３５に通電せず、インバータ圧縮機２０を回転させる冷却能力段）に速やかに切り替えることができる。このため、温度降下度をより確実に目標温度降下度に略一致させることができる。

冷蔵庫１によると、蒸発器２４を除霜する除霜ヒータ３５を、庫内温度を上昇させるためのヒータとして流用するので、庫内温度を上昇させるための専用のヒータを用いる場合に比べて部品点数を低減できる。

＜実施形態２＞
実施形態２を図１５ないし図１８によって説明する。実施形態２は実施形態１の変形例である。

図１５を参照して、実施形態２に係る冷却能力段について説明する。図１５に示すように、実施形態２に係る除霜ヒータ３５は通電率を６段階（５％、１０％、２０％、４０％、６０％、８０％）で切り換え可能である。
実施形態２に係る冷却能力段には、実施形態１に係る冷却能力段に加えて０段、−１段及び−２段がある。０段はインバータ圧縮機２０の回転を停止し、且つ、除霜ヒータ３５への通電を停止する冷却能力段である。−１段及び―２段はインバータ圧縮機２０の回転を停止し、除霜ヒータ３５に通電する冷却能力段である。図１５に示すように、通電率は−１段、−２段、４段、３段、２段、１段の順に大きくなっている。

図１６に示すように、実施形態２においても、各冷却能力段のインバータ圧縮機２０の回転数及び除霜ヒータ３５の通電率は、冷却能力段の切り替えに伴って冷却能力［Ｗ］が略直線的に変化するように設定されている。

図１７に示すように、実施形態２に係る制御部４０は、冷却能力段を１段まで下げても冷却能力が過大な場合（すなわち温度降下度が目標温度降下度より大きい場合）は冷却能力段を０段に下げる（時点Ｐ４）。それでもなお冷却能力が過大な場合は、制御部４０は冷却能力段を−１段あるいは−２段に段階的に下げる。

図１８を参照して、実施形態２に係る冷却能力切り替え処理について説明する。ここでは実施形態１と同一のステップには同一の符号を付して説明を省略する。
前述した実施形態１ではＳ１０７で庫内温度ＴＲが設定温度Ｔｏと等しくない（Ｔｏ＞ＴＲ）と判断した場合はＳ１０９を実行している。これに対し、実施形態２では、Ｓ１０７で庫内温度ＴＲが設定温度Ｔｏと等しくないと判断した場合はＳ１０９を実行せず、処理４を実行する。実施形態２に係る冷却能力切り替え処理はその他の点において実施形態１と実質的に同一である。

実施形態２に係る冷蔵庫１によると、外気温が設定温度より低い場合や、設定温度が低温から高温に変更された場合は、−１段〜−２段（インバータ圧縮機２０の回転を停止し、除霜ヒータ３５に通電する冷却能力段）に切り替えることにより、庫内温度を昇温し、設定温度通りに庫内温度を制御することができる。また、冷蔵庫１によると、外気温と設定温度とが同じ場合は、０段（インバータ圧縮機２０の回転を停止し、且つ、除霜ヒータ３５への通電を停止する冷却能力段）に切り替えることにより、外気温と設定温度とが同じ場合にも対応が可能である。

なお、インバータ圧縮機２０を停止させるのではなく、除霜ヒータ３５の容量を大きくすることによって冷却能力が直線的に変化するようにしてもよい。その場合はインバータ圧縮機２０を停止させなくてよいので制御し易い。ただし、その場合はインバータ圧縮機２０が回転し続けることによる消費電力と容量が大きい除霜ヒータ３５に通電することによる消費電力とによって消費電力が大きくなる。実施形態２に係る冷蔵庫１によると、インバータ圧縮機２０を停止させるので、消費電力を抑制できるという利点もある。

＜実施形態３＞
実施形態３を図１９ないし図２０によって説明する。実施形態３は実施形態２の変形例である。

図１９に示すように、実施形態３では、目標温度降下度を０［Ｋ／ｍｉｎ］とする領域が、設定温度Ｔｏ±０．２Ｋの範囲である。すなわち、目標温度降下度を０［Ｋ／ｍｉｎ］とする範囲に±０．２Ｋの幅を持たせてある。設定温度Ｔｏ＋０．２Ｋは設定温度より高い第１の温度の一例であり、設定温度Ｔｏ−０．２Ｋは設定温度より低い第２の温度の一例である。

図２０を参照して、実施形態３に係る冷却能力切り替え処理について説明する。ここでは実施形態１と同一のステップには同一の符号を付して説明を省略する。実施形態３では、前述した実施形態２のＳ１０５に替えてＳ６０１を実行し、Ｓ１０７に替えてＳ６０２を実行する。

Ｓ６０１では、制御部４０は庫内温度ＴＲが上限温度ＴＨ未満であり且つ設定温度Ｔｏ＋０．２Ｋより大きいか否かを判断し、上限温度ＴＨ未満であり且つ設定温度Ｔｏ＋０．２Ｋより大きい場合はＳ１０６に進み、それ以外の場合はＳ６０２に進む。
Ｓ６０２では、制御部４０は庫内温度ＴＲが設定温度Ｔｏ＋０．２Ｋ以下であり且つ設定温度Ｔｏ−０．２Ｋ以上であるか否かを判断し、設定温度Ｔｏ＋０．２Ｋ以下であり且つ設定温度Ｔｏ−０．２Ｋ以上である場合はＳ１０８に進み、それ以外の場合はＳ１１０に進む。

実施形態３に係る冷蔵庫１によると、目標温度降下度を０［Ｋ／ｍｉｎ］とする範囲に±０．２Ｋの幅を持たせてあるので、冷却能力段の切り替えが頻繁に行われることを抑制できる。このため、一定時間が経過する前にインバータ圧縮機２０を停止したり一定時間が経過する前にインバータ圧縮機２０を回転させたりすることによってインバータ圧縮機２０が故障する可能性を低減できる。

＜実施形態４＞
実施形態４を図２１によって説明する。実施形態４は実施形態１〜３の変形例である。ここでは実施形態３の変形例として説明する。

実施形態４に係る制御部４０は、庫内温度がコントロール領域（設定温度を含む所定の温度範囲）の上限温度ＴＨより高い場合は、切り替え可能な冷却能力段を５〜９段（除霜ヒータ３５に通電せず、インバータ圧縮機２０を回転させる冷却能力段）に制限する。一方、庫内温度がコントロール領域の下限温度ＴＬより低い場合は、制御部４０は切り替え可能な冷却能力段を−２〜０段（インバータ圧縮機２０の回転を停止し、且つ、除霜ヒータ３５への通電を停止する冷却能力段、及び、インバータ圧縮機２０の回転を停止し、除霜ヒータ３５に通電する冷却能力段）に制限する。上限温度≧庫内温度≧下限温度の場合は、切り替え可能な冷却能力段の制限は設けない。

図２１を参照して、実施形態４に係る冷却能力切り替え処理について説明する。ここでは実施形態１と同一のステップには同一の符号を付して説明を省略する。
制御部４０は、Ｓ１０３で庫内温度ＴＲが上限温度ＴＨ以上であると判断した場合はＳ７０２に進む。
Ｓ７０２では、制御部４０は最高の冷却能力段を９段、最低の冷却能力段を５段に設定する。これにより、切り替え可能な冷却能力段が５〜９段に制限される

制御部４０は、Ｓ６０１で庫内温度ＴＲが上限温度ＴＨ未満であり且つ設定温度Ｔｏ＋０．２Ｋより大きいと判断した場合はＳ７０３に進む。
Ｓ７０３では、制御部４０は最高の冷却能力段を９段、最低の冷却能力段を−２段に設定する。すなわち、この場合は切り替え可能な冷却能力段は制限されない。

制御部４０は、Ｓ６０２で庫内温度ＴＲが設定温度Ｔｏ＋０．２Ｋ以下であり且つ設定温度Ｔｏ−０．２Ｋ以上であると判断した場合はＳ７０４に進み、それ以外の場合はＳ７０１に進む。
Ｓ７０４では、制御部４０は最高の冷却能力段を９段、最低の冷却能力段を−２段に設定する。

Ｓ７０１では、制御部４０は庫内温度ＴＲが設定温度Ｔｏ−０．２Ｋ未満であり且つ下限温度ＴＬより大きいか否かを判断し、設定温度Ｔｏ−０．２Ｋ未満であり且つ下限温度ＴＬより大きい場合はＳ７０５に進み、それ以外の場合はＳ７０６に進む。
Ｓ７０５では、制御部４０は最高の冷却能力段を９段、最低の冷却能力段を−２段に設定する。
Ｓ７０６では、制御部４０は最高の冷却能力段を０段、最低の冷却能力段を−２段に設定する。これにより切り替え可能な冷却能力段が−２〜０段に制限される。

実施形態４に係る冷蔵庫１によると、庫内温度ＴＲがコントロール領域（所定の温度範囲）の上限温度ＴＨより高い場合は切り替え可能な冷却能力段を５〜９段に制限する。言い換えると、庫内温度ＴＲが上限温度ＴＨより高い場合は除霜ヒータ３５に通電する冷却能力段に切り替えないので、庫内温度を速やかに設定温度まで低下させることができる。

冷蔵庫１によると、庫内温度ＴＲがコントロール領域の下限温度ＴＬより低い場合は切り替え可能な冷却能力段を−２〜０段に制限する。言い換えると、庫内温度ＴＲが下限温度ＴＬより低い場合はインバータ圧縮機２０を回転させる冷却能力段に切り替えないので、庫内温度を速やかに設定温度まで昇温できる。

＜他の実施形態＞
本明細書によって開示される技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本明細書によって開示される技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態ではヒータとして除霜ヒータ３５を例に説明した。しかしながら、ヒータは除霜ヒータ３５に限られるものではなく、庫内温度を上昇させるための専用のヒータであってもよい。

（２）上記実施形態１では冷却能力が９段（１〜９段）であり、上記実施形態２では冷却能力が１２段（−２〜９段）である場合を例に説明した。しかしながら、冷却能力の段数はこれらに限られるものではない。段数を更に増やすことでより細かく冷却能力を設定することも可能である。

（３）上記実施形態では除霜ヒータ３５に通電する１サイクルが３０秒である場合を例に説明したが、１サイクルは３０秒に限定されない。１サイクルの時間を短くすることで、除霜ヒータ３５の通電／停止による冷却能力の変動の影響を更に小さくすることも可能である。

（４）上記実施形態では冷却貯蔵庫として冷蔵庫１を例に説明したが、冷却貯蔵庫は冷凍庫であってもよい。

１…冷蔵庫（冷却貯蔵庫の一例）、１８…冷凍回路、２０…インバータ圧縮機（圧縮機の一例）、２４…蒸発器、３４…庫内サーミスタ（温度センサの一例）、３５…除霜ヒータ（ヒータの一例）、４０…制御部

Claims (9)

1. 冷却貯蔵庫であって、
   回転数が可変の圧縮機及び蒸発器を有する冷凍回路と、
   庫内を加熱するヒータと、
   庫内温度を検知する温度センサと、
   単位時間当たりの温度降下度が目標温度降下度と略一致するように制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記圧縮機の回転数を最低回転数まで下げても温度降下度が目標温度降下度より大きい場合は、前記ヒータに通電する、冷却貯蔵庫。
2. 請求項１に記載の冷却貯蔵庫であって、
   前記制御部は、前記圧縮機の回転数と前記ヒータの通電率との組み合わせが異なる複数の冷却能力段を切り替えることによって温度降下度が目標温度降下度と略一致するように制御する、冷却貯蔵庫。
3. 請求項２に記載の冷却貯蔵庫であって、
   前記冷却能力段の切り替えに伴って冷却能力が直線的に変化するように各前記冷却能力段の前記圧縮機の回転数及び前記ヒータの通電率が設定されている、冷却貯蔵庫。
4. 請求項２又は請求項３に記載の冷却貯蔵庫であって、
   前記複数の冷却能力段は、前記ヒータに通電せず、前記圧縮機を回転させる冷却能力段と、前記圧縮機を最低回転数で回転させた状態で前記ヒータに通電する冷却能力段とを含む、冷却貯蔵庫。
5. 請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載の冷却貯蔵庫であって、
   前記複数の冷却能力段は、前記圧縮機の回転を停止し、且つ、前記ヒータへの通電を停止する冷却能力段と、前記圧縮機の回転を停止し、前記ヒータに通電する冷却能力段とを含む、冷却貯蔵庫。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の冷却貯蔵庫であって、
   前記制御部は、設定温度より高い第１の温度から前記設定温度より低い第２の温度までの範囲では目標温度降下度を０ケルビン／分とする、冷却貯蔵庫。
7. 請求項４に記載の冷却貯蔵庫であって、
   前記制御部は、設定温度を含む所定の温度範囲の上限温度より庫内温度が高い場合は、切り替え可能な前記冷却能力段を、前記ヒータに通電せず、前記圧縮機を回転させる冷却能力段に制限する、冷却貯蔵庫。
8. 請求項５に記載の冷却貯蔵庫であって、
   前記制御部は、設定温度を含む所定の温度範囲の下限温度より庫内温度が低い場合は、切り替え可能な前記冷却能力段を、前記圧縮機の回転を停止し、且つ、前記ヒータへの通電を停止する冷却能力段、及び、前記圧縮機の回転を停止し、前記ヒータに通電する冷却能力段に制限する、冷却貯蔵庫。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の冷却貯蔵庫であって、
   前記ヒータは前記蒸発器を加熱して除霜する除霜ヒータである、冷却貯蔵庫。

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