JP4552339B2

JP4552339B2 - 放熱装置の制御方法

Info

Publication number: JP4552339B2
Application number: JP2001084950A
Authority: JP
Inventors: 康裕湯朝; 嘉尚小倉; 敬介木下
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2021-03-23
Also published as: JP2002286340A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、システムキッチン等を構成する構築物内に冷蔵庫等の排熱を伴う機器を組み込んだような場合に、機器からの排熱を外部に放熱することができるようにした放熱装置の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、システム収納に冷蔵庫を組み込んだ場合に、冷蔵庫の排熱を外部に排出する経路を構築する必要がある。これを実現する従来技術は、図７に示すように、冷蔵庫１と、その上方に配置した収納キャビネット２との間に、所要の容積を確保して放熱空間３を形成したものが知られている。この放熱空間３の正面側にはルーバー体４を設けて放熱空間３が存在することの違和感を緩和している。
この構成により冷蔵庫１からの排熱は放熱空間３からルーバー体４を通って外部に排出されるので、冷蔵庫をシステム収納に組み込んだシステムキッチンを構成することができる。
【０００３】
しかし、上記のような放熱構造では充分な放熱効果を得ようとすると、放熱空間３の容積を大きく確保する必要がある。そのため、収納キャビネット２の収容スペースを大きく確保することができず、その設置位置も高くなってしまい、物品を出し入れする前面開口部の面積も小さくなり、物品の出し入れがし難く、収納キャビネット２として実用性に乏しいものになる問題点があった。
【０００４】
また、上記放熱構造は自然対流に頼っているので、熱が内部に滞留しやすく、必ずしも充分な放熱効果が確保できているとは言い難く、特に夏場では冷蔵庫１の冷却性能が低下し、それに伴って消費電力が増加する問題点があった。
【０００５】
そこで、本願発明者はシステム収納に組み込んだ冷蔵庫の放熱経路を確保すると共に収納キャビネットの実用性を向上させた放熱構造について、特願２００１−０２４２４２号他として提案した。この構成は、図８に示すように、冷蔵庫１の上方に小空間１１を隔てて収納キャビネット１２を配設し、冷蔵庫１から放出された排熱を外部に排出する送風装置１３を前記小空間１１内に配設すると、収納キャビネット１２の容積も大きく確保でき、放熱装置１３による強制放熱によりシステム収納に組み込まれた冷蔵庫１でも充分な放熱効果を確保することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成のように冷蔵庫１からの排熱を送風装置１３によって外部に排気する場合に、送風装置１３を一定条件で動作させるのではなく、冷蔵庫１の運転状態や室内温度等に応じて送風装置１３の動作状態を制御することが望ましい。即ち、冷蔵庫１は季節や時間帯などによって温度環境が変化し、扉の開閉頻度や食品の収容量などによって運転負荷が変化するので、温度環境や運転負荷に応じて送風装置１３の動作を制御する必要がある。例えば、夏の環境温度が高い状態で扉が頻繁に開閉されたような状態では、冷蔵庫１はフル稼動状態となって排熱量が増加するので、そのときには送風装置１３の放熱能力を増加させ、冬の夜間のように冷蔵庫１の排熱量が僅少となる状態では、送風装置１３による放熱を必要としないので、送風装置１３を停止させて電力消費を抑制するなどの制御を行なうことが要求される。
【０００７】
本発明が目的とするところは、冷蔵庫等の運転による排熱を伴う機器をシステム収納等に組み込んだ場合に、機器からの排熱を外部に排出する送風装置の動作を機器の運転状態及び温度環境に応じて制御するようにした放熱装置の制御方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、運転による排熱を伴う機器上に所定間隔を隔ててキャビネットを配設することにより機器とキャビネットとの間に形成された小空間内に、機器の排熱を外部に排出するファンモータを配設した放熱装置の制御方法であって、前記機器が設置された室内の室内温度及び機器の過負荷運転状態を指標する過負荷温度を検出し、検出された室内温度及び過負荷温度に基づいて前記ファンモータの運転を制御し、過負荷温度が所定の閾値を越えたとき、室内温度による制御に優先してファンモータの連続運転及び／又は高速運転を所定時間実行することを特徴とする。
【０００９】
上記制御方法によれば、排熱を伴う機器の運転負荷が大きくなったときには排熱量も増加するので、それを過負荷温度として検出し、ファンモータによる放熱量を増加させるように制御すると、機器の運転状態に応じた放熱がなされて機器が温度上昇による過負荷状態に陥ることが防止できる。また、機器の排熱温度に影響する室内温度によってもファンモータを制御することにより、機器の排熱温度が上昇することを抑制することができる。更に、平常時は室内温度による放熱量の制御を行ない、過負荷温度が高くなったとき放熱量の大きい運転モードに切り換えて機器の過負荷状態に即座に対応させることができる。
【００１０】
上記制御方法において、過負荷温度は、機器の放熱により加熱された空気の排熱温度、あるいは機器のボディ温度として検出することができる。また、機器上に配設されたキャビネットは機器の排熱の影響を受けるので、キャビネットの壁面温度、あるいはキャビネットの庫内温度として検出することもできる。
【００１１】
また、制御方法は、室内温度及び過負荷温度の閾値を境としてファンモータをＯＮ／ＯＦＦ制御及び／又は回転数制御することによって放熱量を制御することができる。
【００１２】
また、所定時間は、予め設定された設定時間又は室内温度や過負荷温度により変更する可変時間として放熱量の大きい状態を維持する。
【００１３】
また、過負荷温度の閾値を室内温度に対応させて変更することにより、室内温度の影響を受ける過負荷温度を正常に検出することができる。
【００１４】
また、室内温度及び過負荷温度は、所定時間毎に複数回検出した検出値の平均値とすることにより、ノイズや冷風、温風の侵入などによる瞬間的な温度変化の影響を排除することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１６】
本実施形態は、運転による排熱を伴う機器の一例である冷蔵庫をシステム収納に組み込み、冷蔵庫の排熱を外部に排出するために、図１に示すように、冷蔵庫１上に放熱装置８０を配設した構成において、放熱装置８０による放熱動作を冷蔵庫１の運転状態に対応させて制御する制御方法について示すものである。
【００１７】
図１において、冷蔵庫１の両側面との間に側面小空間９が形成されるように構築された側板パネル１０、１０の間に、冷蔵庫１の天面と小空間１１を隔てて収納キャビネット（キャビネット）１２が設置され、小空間１１に放熱装置８０が配置されている。放熱装置８０は、図１（ｂ）に示すように、送風装置１３に通気ダクト９０を連結して構成され、冷蔵庫１の背面から放出され、背面小空間８を通って小空間１１に上昇してきた排熱を前記通気ダクト９０によって送風装置１３に導き、送風装置１３により排熱を外部に排出する。この放熱装置８０の構成により、システム収納内に組み込まれて冷蔵庫１がその側面及び背面が構築物に覆われた状態になっていても放熱経路が確保され、冷蔵庫１は過負荷状態に陥ることなく正常な運転状態を維持することができる。
【００１８】
図２は、前記放熱装置８０の構成を示すもので、送風装置１３及び通気ダクト９０を主要構成要素として構成されている。送風装置１３は、小空間１１の正面側を覆う仕切り体１７に、後述するファンモータ２１等を内装したケーシング１８を取り付けて構成され、収納キャビネット１２の底面に取り付けられる固定金具８２により収納キャビネット１２の底面に装着される。また、通気ダクト９０は、断熱性に富む素材で且つ切断加工が容易な材料、ここでは樹脂製の段ボールを裁断及び折り曲げ加工して天板１０１、底板１０２及び支持板１０３を作成し、それぞれに設けられた貼り代で互いに接着し、背面側が開放し、正面側に送風装置１３の背面板部３９が嵌入する連結口１０４を設けたダクト構造に形成される。
【００１９】
前記送風装置１３は、図３に分解図として示すように、ケーシング１８、シロッコ型のファンモータ２１、排気ダクト２３、フィルタ２４及び蓋板２９を主要構成要素として構成されている。ケーシング１８は、全体として上面開口した薄型の箱形状に形成され、その後側面に幅方向に並んだ多数の長孔状の吸気口１９が形成され、前側面に排気ダクト２３の排気口２０が形成されている。ファンモータ２１は、ケーシング１８の内部後方側で吸気口１９に相対向する位置に設置されている。排気ダクト２３は、ファンモータ２１の吹出口２２に吸込口を連通させてケーシング１８の内部に設けられている。フィルタ２４は、ほぼ矩形となった板状体の後側部分２４ａが薄肉に形成されて可撓性を有しており、その後側部分２４ａに幅方向に形成された複数の通風孔２８Ａを覆うようにフィルタ網部２７Ａが固着されている。尚、フィルタ網部２７Ａの前方側には補助通風孔２８Ｂを覆うように補助フィルタ網部２７Ｂが固着されている。蓋板２９は、ケーシング１８の上面開口を施蓋してケーシング１８にねじ止め固定される。
【００２０】
前記ケーシング１８内は、図３に示すように、仕切板３０によって通風室３１と基板収納室３２とに区分され、通風室３１の内部には前記ファンモータ２１及び排気ダクト２３が設けられ、冷蔵庫１の排熱温度を検出する排熱温度センサ１１０が配設されている。また、基板収納室３２には電源回路や制御回路を構成した回路基板（図示せず）が配設され、電源回路に接続された電源コード９７は、図２に示すように、ケーシング１８の外部に引き出され、その先端には差込プラグ９８が接続されている。この差込プラグ９８は、全ての構成要素の装着が完了した後、冷蔵庫１と同一の配電分岐回路に接続され、小空間１１内の側板パネル１０に固定されたコンセントに差し込まれることにより送風装置１３が動作状態となるようにして、送風装置１３の電源の入り切りが差込プラグのコンセントへの挿脱によりなされるように構成されている。
【００２１】
仕切り体１７は、図２に示すように、中央部に排気口２０が横長に開口し、その上方にフィルタ２４の端部である着脱操作部３７が位置し、着脱操作部３７からフィルタ２４を正面側に抜き出し、清掃した後、再びフィルタ２４を装着できるようにしている。また、排気口２０の左側部分には、動作表示、フィルタの清掃報知等の表示灯の他、室温検出のための室内温度センサの露出部などが設けられている。また、正面から見て右側にはスリット状の開口部を列設した通気口８３が形成され、小空間１１内が通気口８３を通して外部に通じるようにしており、送風装置１３が何らかの障害により動作停止した場合に、障害が解消されるまで冷蔵庫１の排気経路が確保されるようにしている。
【００２２】
上記通気ダクト９０は収納キャビネット１２の底面の所定位置にねじ止めされ、送風装置１３は収納キャビネット１２の底面に取り付けた一対の固定金具８２、８２により収納キャビネット１２の底面に装着される。送風装置１３の装着は、図２、図３に示すように、ケーシング１８の両側に形成された装着部８５、８５がそれぞれ固定金具８２内に入るように挿入する。送風装置１３を装着すると、図４に示すように、送風装置１３の背面側に吸気口１９が形成された背面板部３９が通気ダクト９０の連結口１０４内に嵌入し、通気ダクト９０に送風装置１３が連結されると共に排熱空気の通気経路が形成される。装着された送風装置１３は、固定金具８２に設けられたねじ穴８２ａを通してタッピングねじを仕切り体１７の上面に形成された固定穴８２ｂにねじ込むことにより位置固定される。
【００２３】
図４は、送風装置１３をファンモータ２１の位置で前後方向に切断した断面図として示すもので、ファンモータ２１を回転駆動させると、吸気口１９からの吸気により冷蔵庫１の背面から小空間１１に上昇してきた排熱空気は通気ダクト９０に案内されて吸気口１９から送風装置１３内に吸気され、フィルタ２４のフィルタ網部２７Ａ及び補助フィルタ網部２７Ｂを通過して混入した塵埃が除去され、ファンモータ２１に吸気されて吹出口２２から排出され、排気ダクト２３を通って仕切り体１７に設けられた排気口２０から外部に排気される。
【００２４】
上記構成になる放熱装置８０の運転は、前記排熱温度センサ１１０によって検出される排熱温度及び室内温度センサ１１１によって検出される室内温度に基づいて制御される。以下、放熱装置８０の制御方法について説明する。
【００２５】
図５は、放熱装置８０の電気的構成を示すもので、ファンモータ２１の回転速度及びＯＮ／ＯＦＦを制御するモータ駆動回路１１３、排熱温度センサ１１０及び室内温度センサ１１１の検出出力に応じてモータ駆動回路１１３に制御信号を出力する制御回路１１４、ＡＣ電力をファンモータ２１の駆動電力及び制御電力に変換する電源回路１１２を備えて構成されている。これらは電源回路１１２に接続された差込プラグ９８を、冷蔵庫１と同一の配電分岐回路に接続されたコンセント９９に差し込み接続することによって制御動作が開始される。この制御動作について、図６に示すフローチャートを参照して説明する。尚、図６に示すＳ１、Ｓ２…は処理手順を示すステップ番号であって、本文中に添記する番号と一致する。また、以下に示す具体的な制御値は実施例としての値であって、これに限定されるものではない。
【００２６】
まず、差込プラグ９８をコンセント９９に差し込んだ動作開始時には、制御回路１１４はモータ駆動回路１１３に初期低速運転モードを指令し（Ｓ１）、モータ駆動回路１１３は所定の低速回転（１３００ｒｐｍ）でファンモータ２１を回転駆動する。制御回路１１４は初期低速運転モードを１分間維持して、この間に室内温度センサ１１１の検出出力から適正な運転モードの選択を実施する。
【００２７】
制御回路１１４は室内温度を所定時間間隔（３０ｍｓ）で検出し、それぞれの１分毎の平均値を演算し、演算結果に基づく制御動作を実行する。上記初期低速運転モードが１分間継続される間に室内温度が演算されているので、初期低速運転モードによる運転が１分間経過した後（Ｓ２）、室内温度が３１℃以上であるか否かの判定を実行する（Ｓ３）。室内温度が３１℃以上であるときは、間欠低速運転モードがモータ駆動回路１１３に指令される（Ｓ４）。間欠低速運転モードの設定は、ファンモータ２１の回転数１３００ｒｐｍで、ＯＮ時間１０分／ＯＦＦ時間５分の間欠運転動作である。ステップＳ４の判定において、室内温度が３１℃よりも低いときには、省電力低速運転モードがモータ駆動回路１１３に指令される（Ｓ５）。省電力低速運転モードの設定は、ファンモータ２１の回転数１３００ｒｐｍで、ＯＮ時間１分／ＯＦＦ時間１４分の間欠運転動作である。
【００２８】
上記間欠低速運転モードあるいは省電力低速運転モードが実行されると、次に、制御回路１１４は排熱温度センサ１１０の検出出力を所定時間間隔（３０ｍｓ）で検出し、１分毎の平均値を算出し、排熱温度が４６℃以上であるか否かの判定により（Ｓ６）、排熱温度が４６℃以下であれば、室内温度が２８．５℃以下と判定されたとき（Ｓ７）、運転モードを省電力低速運転モードに変更させる。また、省電力低速運転モードが実行されている間に、室内温度が３１℃以上と判定されたとき（Ｓ８）、運転モードを間欠低速運転モードに変更させる。
【００２９】
この室内温度に基づく制御動作が継続している間に、ステップＳ３の判定において、排熱温度が４６℃以上と判定されたときには、室内温度による制御に優先して連続高速運転モードがモータ駆動回路１１３に指令される（Ｓ９）。連続高速運転モードの設定は、ファンモータ２１の回転数１５００ｒｐｍで、１時間の連続運転動作である。この連続高速運転モードによる運転は１時間継続された後（Ｓ１０）、ステップＳ１の初期低速運転モードに戻り、ステップＳ１〜Ｓ１０の処理動作が繰り返される。この排熱温度の上昇によって放熱量を増加させる制御は、上記のように一定時間の継続でなく、室内温度や排熱温度が高いときには連続運転の時間を延長させるなど温度による可変時間とするのが好適である。
【００３０】
上記制御方法では、ファンモータ２１は室内温度が低いときには、省電力低速運転モードとしてＯＮ時間の短い低速間欠運転動作となるが、ファンモータ２１の運転を停止させるように制御してもよい。また、ファンモータ２１の回転数を低速回転から更に低い回転数に下げるように制御してもよい。
【００３１】
また、制御回路１１４による室内温度の判定閾値温度を複数に設定し、各判定閾値温度に対応させて間欠運転のＯＮ／ＯＦＦ比率を設定し、より詳細に制御することもできる。例えば、室内温度の判定閾値温度を、ｔ１＝３５℃、ｔ２＝２５℃、ｔ３＝１５℃に設定し、検出された室内温度Ｔに対する間欠運転のＯＮ／ＯＦＦ比率を表１のように設定することができる。
【００３２】
【表１】

この複数の判定閾値温度の設定によるファンモータ２１の制御において、検出された室内温度Ｔが最も低い判定閾値温度ｔ３より低い場合は、表１▲２▼に示すようにファンモータ２１の運転を停止させるように制御することもできる。また、検出された室内温度Ｔが最も高い判定閾値温度ｔ１より高い場合は、表１▲３▼に示すようにファンモータ２１を連続運転に制御することもできる。
【００３３】
また、排熱温度は室内温度の影響を受けるので、室内温度に対応させて排熱温度の判定閾値温度を変更することが望ましい。室内温度が低いとき排熱温度も低くなるので、判定閾値温度が一定の値であると上昇した排熱温度が閾値温度に達せず、排熱温度による制御がなされない惧れがあるが、室内温度に対応させて判定閾値温度を変更すると、排熱温度の上昇を的確に検知することができる。
【００３４】
以上説明した制御方法において、冷蔵庫１の過負荷状態を指標する温度として排熱温度を検出しているが、排熱温度の元となる冷蔵庫１のボディ温度を検出し、このボディ温度により冷蔵庫１の過負荷状態を検知して、同様の制御を行なうことができる。また、排熱温度により加熱される収納キャビネット１２の壁面温度または庫内温度によっても冷蔵庫１の過負荷状態を検知することができ、収納キャビネット１２の壁面温度または庫内温度により同様の制御を行なうことができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明の通り本発明によれば、室内温度に基づく制御により機器の温度環境が上昇することが抑制され、更に機器が過負荷運転状態になったときには、それを指標する排熱温度等の検出により室内温度による制御に優先して放熱量が大きくなるように制御されるので、構築物に囲まれた状態に機器を配設しても状況に応じた放熱が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る冷蔵庫とその放熱装置を適用したシステム収納の（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図。
【図２】放熱装置の構成を分解して示す斜視図。
【図３】送風装置の構成を示す分解斜視図。
【図４】同上送風装置の断面図。
【図５】放熱装置の電気的構成を示すブロック図。
【図６】放熱装置の制御手順を示すフローチャート。
【図７】従来の冷蔵庫の放熱構造を示す側面図。
【図８】従来の冷蔵庫の放熱装置の構成を示す側面図。
【符号の説明】
１冷蔵庫（機器）
１２収納キャビネット（キャビネット）
１３送風装置
２１ファンモータ
８０放熱装置
１１０排熱温度センサ
１１１室内温度センサ

Claims

運転による排熱を伴う機器上に所定間隔を隔ててキャビネットを配設することにより機器とキャビネットとの間に形成された小空間内に、機器の排熱を外部に排出するファンモータを配設した放熱装置の制御方法であって、
前記機器が設置された室内の室内温度及び機器の過負荷運転状態を指標する過負荷温度を検出し、検出された室内温度及び過負荷温度に基づいて前記ファンモータの運転を制御し、過負荷温度が所定の閾値を越えたとき、室内温度による制御に優先してファンモータの連続運転及び／又は高速運転を所定時間実行することを特徴とする放熱装置の制御方法。
過負荷温度は、機器の放熱により加熱された空気の排熱温度である請求項１に記載の放熱装置の制御方法。
過負荷温度は、機器のボディ温度である請求項１に記載の放熱装置の制御方法。
過負荷温度は、キャビネットの壁面温度である請求項１に記載の放熱装置の制御方法。
過負荷温度は、キャビネットの庫内温度である請求項１に記載の放熱装置の制御方法。
室内温度及び過負荷温度それぞれの閾値を境としてファンモータをＯＮ／ＯＦＦ制御及び／又は回転数制御する請求項１〜５いずれか一項に記載の放熱装置の制御方法。
所定時間は、予め設定された設定時間又は温度により変更する可変時間である請求項１〜６いずれか一項に記載の放熱装置の制御方法。
過負荷温度の閾値を室内温度に対応させて変更する請求項１〜７いずれか一項に記載の放熱装置の制御方法。
室内温度及び過負荷温度は、所定時間内に複数回検出した検出値の平均値とする請求項１〜８いずれか一項に記載の放熱装置の制御方法。