JP5105276B2

JP5105276B2 - 冷蔵庫

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Publication number: JP5105276B2
Application number: JP2007179489A
Authority: JP
Inventors: 秀也佐藤
Original assignee: Daiwa Industries Ltd
Current assignee: Daiwa Industries Ltd
Priority date: 2007-07-09
Filing date: 2007-07-09
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2027-07-09
Also published as: JP2009014313A

Description

この発明は、冷凍サイクルの蒸発器で発生した冷気を、庫内ファンの回転によって、その蒸発器と庫内との間に循環させる冷蔵庫に関するものである。

一般に、冷凍サイクルを備えた冷凍庫、氷温庫、冷凍冷蔵庫、または冷凍氷温庫などの冷蔵庫４０は、図７に示すように、前面が開口する断熱箱体４２の内部に貯蔵物が収納される庫室４３が形成され、断熱箱体４２の開口部に取手５７を有する扉４４が開閉可能に取り付けられたものである。その扉４４には、その内面周囲の全周にガスケット５０を設けて、扉４４を閉じたときの密閉性を確保している。

断熱箱体４２の下部には、機械室４５が設けられるとともに、この機械室４５内に冷凍サイクルを構成する圧縮機４６、凝縮器４７、キャピラリーチューブ（図示省略）、及び凝縮器ファン４８が設けられており、この凝縮器ファン４８は、これを回転させることで、機械室４５内に空気の流れを作り、凝縮器４７、圧縮機４６を空冷する。

前記庫室４３内（庫内）には、冷凍サイクルの蒸発器４９と、庫内ファン４１とが設けられており、冷凍サイクルは、冷媒を、前記圧縮機４６から凝縮器４７、キャピラリーチューブ、蒸発器４９を経て圧縮機４６に環流させ、その蒸発器４９において、冷媒と空気とを熱交換することにより冷気ａを発生させている。

この冷気ａを、庫内ファン４１の回転により庫内と蒸発器４９との間で循環させて、庫内を冷却している。この冷却中、庫内に設けた庫内温度センサ５２により検知される庫内温度Ｔを設定温度Ｔｓ、例えば、−２０℃に維持するために、庫内温度センサ５２の検知信号に基づいて制御回路（図示省略）が、冷却サイクルの運転（圧縮機４６の運転）を制御するともに、庫内ファン４１を予め定めた設定回転数で回転させる。

また、この冷却サイクルの運転によって、蒸発器４９の周りの空気中の水分が徐々に氷結して蒸発器４９に霜として付着する。このため、一定の周期ごとに、除霜期間を設定して、その蒸発器４９の除霜を行うようにしている。

その除霜は、冷凍サイクルを停止させて（圧縮機４６を停止して）、蒸発器４９の近傍に設置された除霜ヒータ５３に通電して発熱させ、その熱により蒸発器４９に付着した霜を融解させる。その霜融解水は、ドレン５６を通して機械室４５内の圧縮機４６の近傍に設けた蒸発皿５４に導かれ、圧縮機４６の駆動により発生する熱で蒸発する。

また、この冷蔵庫４０は、その扉４４の開閉に伴って、庫内温度Ｔと設置場所周辺の外気温Ｔ２との差により、庫室４３の開口部周縁に結露が発生する恐れがある。このため、扉４４のガスケット５０が当接する庫室４３の開口部周縁に、冷凍サイクルの凝縮器４７の一部である高温の冷媒パイプ５５（以下、防露パイプ５５という。）を設け、この防露パイプを高温の冷媒により発熱させ、この発熱により断熱箱の開口部周縁の結露の発生を防止するようにしている。

しかし、冷蔵庫４０が設置された周囲温度が低い場合、例えば１０℃より低い場合、冷凍サイクルの圧縮機４６の起動後、庫内が冷却されて、庫内温度Ｔが設定温度Ｔｓ（例えば、−２０℃）にまで短時間で達することとなる。その後、その設定温度Ｔｓを維持するために、圧縮機４６が停止し、その圧縮機４６の駆動時間が短くなる。

圧縮機４６の駆動時間が短くなると、圧縮機４６および防露パイプからの発熱量が少なくなるので、霜融解水の蒸発、結露発生の防止が十分に行われない。

この霜融解水の蒸発、結露発生の防止を確実に行わせるため、冷蔵庫の周囲温度を検知する周囲温度センサを備え、この周囲温度センサの検知温度が設定温度（１１℃）より低い場合に、庫内ファン４１の回転数を低下させるようにした技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−２７００２５号公報

特許文献１に記載の冷蔵庫では、前記の場合、庫内ファン４１の回転数を低下させることにより、蒸発器４９に送られる庫内空気量が減り、これに伴い、庫内に送られる蒸発器４９から発生する冷気ａの量が減るため、庫内がゆっくり冷却される（庫内温度Ｔの冷却速度が低下する）ようになる。これにより、庫内温度Ｔが設定温度Ｔｓよりも低くなるまでの時間が長くなり、その時間中圧縮機４６が駆動するため、圧縮機４６の駆動時間が長くなる。

圧縮機の駆動時間が長くなると、圧縮機４６及び防露パイプ５５から発生する熱量が多くなるので、霜融解水が確実に蒸発するとともに、結露の発生が防止される。

前記特許文献１に記載の冷蔵庫において、設置後の初運転またはメンテナンス後の再運転などのプルダウン時（庫内温度を冷蔵庫の周囲温度と同程度の温度から設定温度に冷却するとき）、あるいは、除霜後の圧縮機４６の再起動時に、庫内ファン４１を所定時間（５分間）、前記設定回転数（通常運転時の回転数）で運転させている（特許文献１段落００１２１９行目〜２１行目参照）。

前記プルダウン時、あるいは除霜後の圧縮機４６の再起動時に、庫内温度Ｔ、蒸発器温度が前記周囲温度と同程度の温度となる状態で、庫内ファン４１を前記設定回転数で運転させると、蒸発器４９での庫内空気と熱交換される冷媒の蒸発温度が高くなる。冷媒の蒸発温度が高いと、冷凍サイクルの圧縮機４６の吸い込み側の圧力（低圧圧力）が上昇し、その上昇に伴い圧縮機４６の吐出側の圧力（高圧圧力）も上昇して圧縮機４６に掛かる負荷が大きくなり、圧縮機４６の消費電力大きくなる。

また、この蒸発器温度が高い状態で、庫内ファン４１を前記設定回転数で運転すると、十分に冷却されていない空気を庫内に送り込むこととなるため、庫内がなかなか冷えず、（庫内温度Ｔの冷却速度が低下して）、庫内に貯蔵されている物品に悪影響を及ぼす。

さらに、冷凍サイクルを起動させ、所定時間が経過後、庫内温度Ｔを設定温度Ｔｓに維持する定常運転時において、周囲温度と庫内温度Ｔとの比較により、庫内ファン４１の回転数を低下させるだけでは、例えば、扉４４が開閉されたり、冷えていない物品が庫内に入れられたりして庫内温度Ｔが上昇した場合、庫内ファン４１の制御が行われないため、庫内温度Ｔを速やかに設定温度Ｔｓ付近にまで低下させることが難しく、庫内温度Ｔを設定温度Ｔｓに安定的に維持することが難しい。

また、前記のように庫内温度Ｔが上昇した場合、庫内ファン４１の回転数が低下しないため、蒸発器４９での庫内空気の熱交換量が調節されず、冷媒の蒸発温度が上昇し、圧縮機４６に掛かる負荷が大きくなり、圧縮機４６の消費電力が大きくなる。

そこで、この発明は、圧縮機に掛かる負荷を軽減することを課題とする。

前記の課題を解決するために、この発明は、冷凍サイクルの蒸発器での庫内空気の熱交換量を調節して、圧縮機に掛かる負荷を軽減するようにしたのである。

冷凍サイクルの蒸発器での庫内空気の熱交換量を調節すると、蒸発器での冷媒と庫内空気との不要な熱交換が抑制され、冷媒の蒸発温度の上昇が抑えられるため、圧縮機に掛かる負荷を軽減することができる。

具体的な構成としては、冷凍サイクルの蒸発器から発生する冷気を庫内に送る庫内ファンと、庫内温度を検知する庫内温度センサと、前記庫内温度センサの検知信号に基づいて前記庫内ファンの回転数と前記冷凍サイクルの運転を制御する制御回路を備え、前記冷凍サイクルの運転中に、前記制御回路は、前記庫内ファンを予め定めた設定回転数で回転させて、前記庫内温度を設定温度に維持する冷蔵庫において、前記冷凍サイクルの蒸発器での庫内空気の熱交換量を調整することによって、前記冷凍サイクルの圧縮機の負荷を軽減するようにしたのである。この制御は、前記冷凍サイクルが運転される全時間にわたって行うことができる。また、この制御は、例えば、冷凍サイクルの起動時など、冷凍サイクルが運転される全時間に対して部分的に行うようしてもよい。

この構成において、蒸発器での庫内空気の熱交換量を調節する手段としては、種々考えられるが、例えば、庫内ファンの回転数を調節することによって行う。庫内ファンの回転数を調節することにより、庫内から蒸発器へ送る空気量を調節することができるので、蒸発器での庫内空気の熱交換量を調節する。

また、庫内ファンの回転数を調節する手段としては、前記特許文献１に記載のように、圧縮機を起動して所定時間（５分）経過後、周囲温度に応じて庫内ファンの回転数を低下するものなど、種々考えられるが、例えば、前記蒸発器の温度を検知する蒸発器温度センサを備え、前記庫内温度センサによって検知される庫内温度と、前記蒸発器温度センサによって検知される蒸発器温度とに応じて、庫内ファンの回転数を調節する。

このようにすると、冷凍サイクルの起動時、前記それぞれのセンサによって検知される庫内温度および蒸発器温度に応じて、冷蔵庫の設置後冷却開始するプルダウン時なのか、冷却運転中の停電等の電源遮断後の再起動なのか判断することができ、その判断により、庫内ファンの回転数が調節され、その調節により蒸発器での庫内空気の熱交換量が調節される。

また、前記制御回路は、前記庫内温度が前記設定温度よりも所定温度高い規定値以下、または前記蒸発器温度が予め設定したしきい値以下と判断した場合、前記庫内ファンを前記設定回転数で回転させ、一方、前記庫内温度が規定値より高く、かつ蒸発器温度がしきい値よりも高いと判断した場合、庫内ファンを前記設定回転数よりも低い回転数で回転させ、前記庫内ファンを前記設定回転数よりも低い回転数で回転させた場合、前記庫内温度が前記規定値以下、または前記蒸発器温度が前記しきい値以下かの判断に戻り、その判断を繰り返すようにしたものを採用する。

ここで、規定値とは、冷蔵庫の庫内に貯蔵した物品の品質を保持することができる上限温度であり、一般に、冷蔵庫の設定温度（前記の貯蔵した物品の品質を効果的に保持することができる温度）よりも所定温度（例えば、５℃）高い温度に設定される。また、しきい値とは、冷媒が圧縮機によって全て凝縮された状態となり、庫内冷却を行うための冷凍サイクルの準備が整う温度である。このしきい値以上のときに庫内温度と熱交換を行えば、蒸発器の温度は上昇し、しきい値以下のときに熱交換を行っても蒸発器の温度は上昇せず、下降する。また、庫内ファンの設定回転数とは、一般的な冷凍サイクルの運転によって、庫内温度を前記設定温度に維持するための回転数である。

前記のようにすると、庫内温度が規定値より高く、かつ蒸発器温度がしきい値よりも高い場合、制御回路は、プルダウン時の圧縮機の起動と判断して、庫内ファンを設定回転数よりも低い回転数で回転させる。その後、冷却サイクルの運転により、庫内が冷却されて、庫内温度が規定値以下、または蒸発器温度がしきい値以下となったとき、制御回路が庫内ファンを設定回転数で回転させ、冷却定常運転に移行させる。

このように制御回路により庫内ファンの回転数を制御（調節）することで、庫内から蒸発器へ送られる庫内空気量が減って蒸発器での庫内空気の熱交換量が減り、冷媒の蒸発温度が抑えられる。冷媒の蒸発温度が抑えられることで、圧縮機の低圧圧力が低下するとともに高圧圧力も低下して圧縮機の負荷が軽減される。

また、冷凍サイクルが起動し、所定時間経過後、冷凍サイクルの運転により、庫内温度が規定値以下、または蒸発器温度がしきい値以下とならず、庫内の冷却が進まない場合、庫内に貯蔵する物品に悪影響を及ぼすおそれがある。このため、前記制御回路は、前記庫内ファンを前記設定回転数よりも低い回転数で回転させた場合、前記冷凍サイクルの起動開始から所定時間経過したかを判断し、経過していなければ、前記庫内温度が前記規定値以下、または前記蒸発器温度が前記しきい値以下かの判断に戻り、その判断を繰り返し、一方、所定時間経過していれば庫内ファンを前記設定回転数で回転させるようにする。

このようにすると、冷却サイクルが起動し、所定時間経過すると制御回路によって庫内ファンが設定回転数で回転するので、蒸発器での冷媒と庫内空気との熱交換量が増えて、庫内の冷却が進み、庫内温度が速やかに低下する。これにより、庫内に貯蔵する物品への悪影響を最小限に抑えることができる。

さらに、冷凍サイクルが起動し所定時間が経過した後、庫内温度が速やかに低下すると、前記制御回路は、前記設定温度よりも所定温度高い規定値以下の温度範囲を複数の温度グループに区分し、前記庫内ファンの前記設定回転数を、前記温度グループのそれぞれに対応させて設定し、前記庫内温度センサの検知する庫内温度の属する前記温度グループの設定回転数となるように前記庫内ファンを制御する。

この制御により、庫内温度が規定値以下になると、その庫内温度が属する温度グループのそれぞれに対応する設定回転数で庫内ファンが回転するため、蒸発器での庫内空気と冷媒との不必要な熱交換が抑制され、庫内空気の熱交換量が減少して冷媒循環量が減少する。冷媒循環量の減少により、圧縮機の負荷が軽減される。また、圧縮機がインバータ式のものを使用すれば、その圧縮機の回転数を減少させることが可能となり圧縮機の省エネ運転を行うことも可能となる。

また、例えば、庫内に貯蔵されている物品を取り出すため、あるいは新たに庫内に物品を貯蔵するためなどに冷蔵庫の扉が開閉され、または、周囲温度が変化して庫内温度が変化したとき、前記制御回路は、前記設定温度を含む前記温度グループ内で、前記庫内温度センサの検知する庫内温度に基づいて温度変化を判定し、前記庫内温度が温度上昇したと判定した場合、前記温度グループに対応する設定回転数よりも低い回転数で前記庫内ファンを回転させ、一方、温度降下または、温度変化のない状態と判定した場合、その温度グループに対応した設定回転数で前記庫内ファンを回転させることができる。

この庫内温度が変化したときの制御により、制御回路が庫内温度に基づいて温度上昇したと判定した場合、庫内ファンの回転数が、当該温度グループに対応する設定回転数よりも低くなり、蒸発器での冷媒と温度上昇した庫内空気との不要な熱交換が抑制される。このため、庫内空気の熱交換量が減少し、速やかに庫内温度を低下させることができるとともに、冷媒循環量が減るので圧縮機の負荷が軽減される。

また、この庫内温度が変化したときの制御において、前記制御回路は、前記庫内温度が下降と判定した場合、前記判定を行わない判断禁止期間を設定するものであると、この判断禁止期間が経過するまで、温度分布が不均一となっている庫内と蒸発器近傍との間で冷気が循環され、温度差が小さい状態で庫内温度の温度変化を検知することができ、制御の信頼性を向上させることができる。

この発明は、以上のように、冷却サイクルの起動時、庫内ファンを設定回転数よりも低い回転数で回転させ、庫内へ送られる空気量を減らし、蒸発器において冷媒と熱交換する庫内空気量を減らすなどによって、熱交換量が減少して、冷媒の蒸発温度が抑えられる。この冷媒の蒸発温度の低下により、圧縮機の負荷が軽減され、その圧縮機の消費電力を抑えることができる。

また、庫内温度が規定値以下である場合、蒸発器での庫内の空気と冷媒との不必要な熱交換が抑制され、熱交換量が減少して冷媒循環量が減少して、圧縮機の負荷が軽減し、圧縮機の消費電力を抑えることができる。また、不必要な熱交換の抑制により、庫内温度が速やかに設定温度付近にまで低下するので、庫内温度を設定温度に安定的に維持し、制御の信頼性が高まる。

以下、この発明の実施例を添付図面図１〜図６に基づいて説明する。

この実施例の冷蔵庫は、図１に示すように、前面が開口する断熱箱体２の内部に貯蔵物が収納される庫室３が形成され、断熱箱体２の開口部に取手１７を有する扉４が開閉可能に取り付けられたものである。庫室３の開口部周縁に結露を防止する結露防止用ヒータ１５が設けられ、その扉４には、その内面周囲の全周にガスケット１０を設けて、扉４を閉じたときの密閉性を確保している。

前記断熱箱体２は、その内部に冷蔵（冷凍）保存する物品を載せる棚１９が取り付けられ、その背面の中央部に除霜水を外部に排出するドレンホース１８が設けられる。その断熱箱体２の上部には、ユニットベース５が設けられるとともに、このユニットベース５内に冷凍サイクルを構成する圧縮機６、凝縮器７、キャピラリーチューブ（図示省略）、及び凝縮器ファン８が設けられており、この凝縮器ファン８は、これを回転させることで、ユニットベース５内に空気の流れを作り、凝縮器７、圧縮機６を空冷する。

この冷庫室３内（庫内）の上方には除霜水をドレンホース１８に導くドレンパン１７により庫内が区切られた冷気通路が形成され、冷気通路内には蒸発器９が配置される。このドレンパン１７は、ドレン１８（庫内背面中央）に向かうに従って幅が狭くなっており、除霜時、蒸発器９の近傍に設けた除霜ヒータ１３を通電により発熱させ、蒸発器９に付着した霜を融解し、その霜融解水をドレン１８に導く。

蒸発器９に接続した圧縮機６の運転により、凝縮器７、キャピラリーチューブ（図示省略）、蒸発器９に冷媒が循環して冷凍サイクルが運転される。この冷凍サイクルの運転によって蒸発器９において、冷媒と冷気通路を通る空気とを熱交換させて冷気ａを発生させる。この蒸発器９には、蒸発器９の温度を検知する蒸発器温度センサ（図示省略）が設けられており、この冷気ａは、幅が狭くなっている庫内背面寄りのドレンパン１７の左右を通過させることができる（図１中矢印ａ参照）。

この冷気ａを、冷気通路の上方に設けた庫内ファン１１の回転により、庫内と蒸発器９との間で循環させて、庫内を冷却している。この冷凍サイクルの運転中に、庫内に設けた庫内温度センサ１２により庫内温度Ｔを検知する。

この検知した庫内温度Ｔに基づいて制御回路２０は、冷却サイクルの運転（圧縮機６の運転（駆動／停止））を制御するともに、庫内ファン１１を予め定めた設定回転数で回転させ、この制御により、庫内温度Ｔを設定温度Ｔｓに維持させる。この設定温度Ｔｓは、庫内に貯蔵される物品の品質を長期間保持することができる温度に適宜設定され、冷蔵庫１の庫室３を冷凍室として使用する場合、−２０℃に設定され、冷蔵室として使用する場合には、５℃に設定される。

また、冷蔵庫１は、図２の制御ブロック図に示すように、前記制御回路２０であるマイクロコンピュータ２１を備えており、このマイクロコンピュータ２１は、内部メモリに冷蔵庫の運転全般を制御する制御機能を有するプログラムを記憶し、庫内温度Ｔを検知する庫内温度センサ１２からの検知信号、及び蒸発器温度Ｔｊを検知する蒸発器温度センサ２２からの検知信号を受信する。

また、このマイクロコンピュータ２１は、庫内ファン１１を駆動する庫内ファンモータ駆動部２３、及び圧縮機６を駆動する圧縮機駆動部２４に接続し、前記庫内温度センサ１２、及び蒸発器温度センサ２２からの検知信号に基づいて、圧縮機６の運転（駆動・停止）を制御するともに、庫内ファン１１の駆動用モータの回転数を制御する。

この回転数制御のプログラムは、冷凍サイクルの起動制御と定常運転制御のプログラムからなり、一連の動作として制御プログラムが行われる。

次に、前記のように構成された冷蔵庫１における冷凍サイクルの運転及び庫内ファン１１の回転数の制御を図３、図４のフローチャート、図５の表、及び図６のタイミングチャートを用いて説明する。なお、この制御の説明は、前記冷蔵庫１の庫室３を冷凍室として使用した場合について説明したものである。

まず、冷蔵庫１の電源を入れ、冷凍サイクルを起動（圧縮機６を起動）させ、庫内ファンの駆動用モータを起動させる。このとき、制御回路２０のマイクロマイクロコンピュータ２１は、図３に示すフローチャートに基づく処理を開始する（ステップ３０）。

庫内温度センサ１２の検知する庫内温度Ｔが、規定値Ｔｋ以下であるか判断する（ステップ３１）。ここで、規定値Ｔｋとは、前述した設定温度Ｔｓよりも所定温度高い温度をいい、庫内に貯蔵される物品の品質を保持することができる上限温度であり、この冷蔵庫１の庫室３を冷凍室として使用する場合、設定温度Ｔｓが−２０℃に、前記所定温度が
５℃に設定され、規定値Ｔｋは−１５℃となる。

庫内温度Ｔが規定値Ｔｋ（−１５℃）以下であれば、庫内ファン１１を前記設定回転数で回転させ（ステップ３５）、処理を終了させる（ステップ３６）。

一方、庫内温度Ｔが規定値Ｔｋよりも高ければ、蒸発器温度センサ２２が検知する蒸発器温度Ｔｊがしきい値Ｔｂ以下であるかを判断する（ステップ３２）。このしきい値Ｔｂとは、冷媒が圧縮機によって全て凝縮された状態となり、庫内冷却を行うための冷凍サイクルの準備が整う温度であり、実験や実操業により適宜設定される。この実施例では、−４℃に設定される。

蒸発器温度Ｔｊがしきい値Ｔｂ以下であれば、庫内ファン１１を前記設定回転数で回転させ（ステップ３５）、処理を終了させる（ステップ３６）。

前記ステップ３２において、蒸発器温度Ｔｊがしきい値Ｔｂよりも高ければ、マイクロコンピュータ２１は、庫内ファン１１を設定回転数よりも低い回転数（設定：最弱１０００ｒｐｍ）で回転させ（ステップ３３）、圧縮機６の起動開始から所定時間（例えば、５分）経過していなければステップ３１に戻り（ステップ３４）、前記ステップ３１を繰り返し、所定時間経過すれば、庫内ファン１１を前記設定回転数で回転させ（ステップ３５）、処理を終了させる（ステップ３６）。

この図３中のフローチャートに基づいて処理を行うことで、圧縮機６の起動が、庫内温度Ｔを設定温度付近にまで冷却するプルダウン時の起動であるのか、通常の冷却運転中に停電等により電源が遮断された後の圧縮機６の再起動であるのかを判別することができる。

すなわち、圧縮機６の起動後、庫内温度Ｔが規定値Ｔｋ（−１５℃）以下、または蒸発器温度Ｔｊがしきい値Ｔｂ（−４℃）以下の場合、庫内が十分に冷却されているか、蒸発器９が冷えているので、通常の冷却運転中に停電等により電源が遮断された後の圧縮機６の再起動であると判別できる。

一方、圧縮機６の起動時、庫内温度Ｔが規定値Ｔｋ（−１５℃）よりも高く、かつ、蒸発器温度Ｔｊがしきい値Ｔｂ（−４℃）よりも高い場合、庫内が冷却されておらず、蒸発器が冷えていないので、プルダウン時の起動であると判別できる。

この判別によって、圧縮機６の起動がプルダウン時の起動であれば、庫内ファン１１を、前記設定回転数よりも低い回転数で回転させる。これにより、庫内へ送られる空気量（冷気量）が減るとともに、蒸発器９での冷媒と熱交換する庫内空気量も減り、熱交換量が減少して冷媒の蒸発温度が抑えられる。蒸発温度が抑えられることで、圧縮機６の低圧圧力が下げられ、これに伴い高圧圧力も抑えられて圧縮機６の負荷が軽減される。

次に、庫内ファン１１が設定回転数で回転する冷却定常運転に移行後の、庫内ファン１１の設定回転数のプログラム制御を、図４のフローチャート、図５の表、及び図６のタイムチャートに基づいて説明する。

このプログラム制御は、規定値Ｔｋ以下となった庫内温度Ｔに基づいて庫内ファン１１の設定回転数を変化させることにより行われる。

図５の表に示すように、前記規定値Ｔｋ以下の温度範囲は、複数の温度グループ（Ｇ０〜Ｇ４）に区分され、この温度グループのそれぞれに対応して庫内ファン１１の設定回転数が設定される。

それぞれの温度グループに対応する庫内ファン１１の設定回転数は、庫内温度Ｔが温度グループＧ０：（Ｔ＞Ｔｓ＋５＝Ｔｋ）に属するとき（庫内温度Ｔが−１５℃よりも高いとき）は、前記制御回路２０のマイクロコンピュータ２１が、庫内ファン１１の設定回転数を「強」（２８００ｒｐｍ）に設定する。

また、庫内温度Ｔが温度グループＧ１（Ｔｋ≧Ｔ＞Ｔｓ）またはＧ２（Ｔｓ≧Ｔ＞Ｔｓ−１）に属するとき（庫内温度Ｔが−１５℃以下、かつ−２１℃より高いとき）は、その庫内温度Ｔが上昇中の場合、前記制御回路２０のマイクロコンピュータ２１が、庫内ファン１１の設定回転数を、「弱」（１８００ｒｐｍ）に設定し、庫内温度Ｔが下降中の場合、「中」（２３００ｒｐｍ）に設定する。

この設定により、庫内ファン１１の設定回転数を「中」または「弱」にして、蒸発器９での冷媒と庫内空気との熱交換量を減少させても、庫内温度Ｔは、設定温度Ｔｓ近傍であるので、庫内を十分に冷却させることができ、冷蔵庫の庫内外の不要な熱交換が抑制される。このように熱交換が抑制されると、蒸発器９における冷媒の蒸発温度が抑えられるとともに冷媒循環量が抑えられる。

また、冷蔵庫１の扉４が開けられ、庫内の冷気ａが漏れ庫外の空気が流入するなど、庫内温度Ｔが上昇した場合では、庫内ファン１１の設定回転数を「中」から「弱」に低下させ、不要な庫内温度Ｔの上昇を防止する。

さらに、庫内温度Ｔが温度グループＧ３（Ｔｓ−１≧Ｔ）に属するとき（庫内温度Ｔが−２１℃以下のとき）は、庫内ファン１１の設定回転数を、マイクロコンピュータ２１が、「弱」（１８００ｒｐｍ）に設定する。なお、これら温度グループＧ０〜Ｇ３に対応する設定回転数は、図５の表に示す回転数に限られず、例えば、庫室３の容量、冷凍サイクルの冷却性能、冷蔵庫１の設置場所の外気温など、実験、実操業に基づいて設定する。

さらに、冷却サイクルの運転による冷却で、庫内温度Ｔが過冷却温度Ｔｃよりも低下した状態（庫内温度Ｔが温度グループＧ４に属する状態）では、マイクロコンピュータ２１が圧縮機６の運転を所定時間（再起動禁止期間）停止させる（図６参照）。この停止中、庫内ファン１１の設定回転数を「最弱」（１０００ｒｐｍ）に設定する。なお、この過冷却温度Ｔｃは、冷蔵庫の庫室３の容量、冷凍サイクルの冷凍能力、冷蔵庫の設置場所の外気温等に基づいて実験、実操業により適宜設定される。

このように、前記制御回路２０のマイクロコンピュータ２１は、前記規定値（Ｔｋ）以下の温度範囲を複数の温度グループ（Ｇ０〜Ｇ４）に区分し、庫内ファン１１の設定回転数を、その温度グループのそれぞれに対応させて設定し、庫内温度Ｔの属する温度グループの設定回転数となるように制御を行う。

この制御は、図３の設定回転数で回転させるように庫内ファン１１の運転の信号が制御回路２０のマイクロコンピュータ２１に入力されると、図４に示したフローチャートに基づいて開始される。
まず、このプログラム制御が開始され（ステップ４０）、庫内温度センサ１２により庫内温度Ｔ（現庫内温度Ｔ）を測定する（ステップ４１）。この現庫内温度Ｔの測定は、０．３秒ごとに測定される。その測定結果が、測定データとして、制御回路２０のマイクロコンピュータ２１の内部メモリに記憶されるとともに、更新される。なお、庫内温度Ｔの測定間隔は、この実施例では、０．３秒ごとに行われるが、冷蔵庫の庫室３の容量、冷凍サイクルの冷凍能力、冷蔵庫の設置場所の外気温等に基づいて実験、実操業により適宜設定される。

また、このステップ４１において、最近に測定した現庫内温度Ｔに対して、その前の回（この実施例において０．３秒前）に測定された庫内温度Ｔａ（旧庫内温度Ｔａ）を内部メモリからデータとして参照（確保）する。

次に、圧縮機６が駆動（ＯＮ）しているか判断する（ステップ４２）。このステップ４２では、庫内温度Ｔが前記過冷却温度Ｔｃよりも低いために圧縮機６が停止している場合、庫内ファン１１の回転数を前述した設定回転数（「強」、「中」または、「弱」設定）よりも低い回転数、すなわち、「最弱」設定（回転数：１０００ｒｐｍ）で回転させ（ステップ４３）、この状態を持続する（ステップ５３）（図６参照）。

一方、圧縮機６が駆動している場合、制御回路２０は、庫内温度センサ１２により検知された現庫内温度ＴがＴｓ＋５、すなわち規定値Ｔｋ（−１５℃）以下であるか否かを判断する（ステップ４４）。現庫内温度Ｔが規定値Ｔｋよりも高ければ、庫内温度Ｔが図５の表に示すＧ０に属するので、庫内ファン１１を「強」（回転数：２８００ｒｐｍ）で回転させ（ステップ４５）、この状態を維持する（ステップ５３）。この「強」設定より、蒸発器９での冷媒と庫内の空気との熱交換を促進し、冷気ａを庫内に十分に循環させて庫内温度Ｔを設定温度Ｔｓに近づけることができる。

ステップ４４において、現庫内温度Ｔが規定値Ｔｋ以下であれば、続いて、現庫内温度Ｔが規定値Ｔｋ以下、かつ設定温度Ｔｓ−１（−２１℃）よりも高いか否かを判断する（ステップ４６）。庫内温度ＴがＴｓ−１以下であれば、その庫内温度Ｔは、図５の表に示す温度グループＧ３に属するので、制御回路２０は、庫内ファン１１を「弱」設定（回転数：１８００ｒｐｍ）で回転させ（ステップ４７）、その状態を維持する（ステップ５３）。

ステップ４６において、庫内温度Ｔが、設定温度Ｔｓ−１（−２１℃）よりも高く、かつ規定値Ｔｋ以下である場合、タイマが作動中か判断する。このタイマは、後述する庫内温度Ｔが下降している場合に、２０秒に設定されるタイマであり、タイマが作動していれば、その状態を維持する（ステップ５３）。

一方、タイマが作動していなければ、最近に測定した現庫内温度Ｔが、旧庫内温度Ｔａよりも高いかを、すなわち、庫内温度Ｔが上昇しているのかを判定する（ステップ４９）。

このステップ４９で、庫内温度Ｔが上昇している場合、庫内ファン１１を「弱」設定（回転数：１８００ｒｐｍ）で回転させ（ステップ５０）、その状態を維持する（ステップ５３）。

前記ステップ４９において、現庫内温度Ｔが旧庫内温度Ｔａ以下であれば、さらに、現庫内温度Ｔが旧庫内温度Ｔａと等しいか否かが判定され（ステップ５１）、等しければ、そのまま、その状態を維持する（ステップ５３）。

一方、現庫内温度Ｔが旧庫内温度Ｔａよりも低ければ、すなわち、庫内温度Ｔが下降すれば、庫内温度Ｔが降下したと判定し、庫内ファン１１を「中」設定（回転数：２３００ｒｐｍ）で回転させるとともに、判断禁止期間であるタイマをセットし（ステップ５２）、その状態を維持させる（ステップ５３）。

このタイマの経過時間（判断禁止期間）は、少なくとも庫内温度センサ１２の熱時定数の２倍以上の時間、例えば、２０秒に設定される。この判断禁止期間が経過するまで、温度分布が不均一となっている庫内と蒸発器近傍との間で冷気ａを循環させることで、庫内の温度分布のムラを減らし、温度差が小さい状態で庫内温度の温度変化を検知することができる。また、この判断禁止期間を経過させることで、庫内温度センサ１２のサーミスタ素子の変化する温度が実際の庫内温度Ｔに近づき、温度センサ１２の信頼性が向上する。このため、この判断禁止期間内で、庫内温度Ｔの上昇、下降の判定は行わないことで、制御の信頼性を向上することができる。

次に、この発明の冷蔵庫１が冷却定常運転に移行した後の庫内ファン１１及び圧縮機６の制御を説明する。

図６は、冷凍サイクルの運転により庫内温度Ｔが、例えば１分ごとに１℃下降し、規定値Ｔｋ（−１５℃）になった時点を基準点（ゼロ点）とした場合の、庫内温度Ｔの経時変化に基づいて制御回路２０のマイクロコンピュータ２１による庫内温度センサ１２及び圧縮機６の運転の制御を示したタイムチャート図である。

庫内温度センサの検知温度（庫内温度Ｔ）が規定値Ｔｋ（−１５℃）よりも高ければ、制御回路２０により庫内ファン１１が「強」設定（２８００［ｒｐｍ］）で回転する（図５参照）。

続いて、ゼロ点であるＡ点での庫内温度Ｔが庫内温度センサ１２によって測定される。このとき、温度センサ１２は、このＡ点からその熱時定数の２倍の時間（この実施例では２０秒）が経過する間に変化した内部のサーミスタ素子の温度変化後の温度データを検知し、その検知信号をマイクロコンピュータ２１に送信する。

検知信号を受信したマイクロコンピュータ２１は、その温度データを受け取るとともに検知温度に変換し、その検知温度の小数点以下を切り捨て、その切り捨てた検知温度を庫内温度Ｔとして所定時間（図６中の矢印Ｘ期間）持続したものと仮定する。さらに、マイクロコンピュータ２１は、Ｘ期間経過した、Ｂ点、Ｃ点において、Ａ点と同様、庫内温度センサ１２から受け取った温度データを検知温度に変換して庫内温度Ｔと仮定している。

このため、図６に示すように、実際の庫内温度Ｔ（図６中の実線参照）が下降していると、マイクロコンピュータ２１の検知温度は、階段状となる（図６中の一点鎖線参照）。

このように、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点の各点では、マイクロコンピュータ２１は、庫内温度Ｔが下降していると判断しており、その判断に基づいて、庫内ファン１１の回転数が「中」（２３００［ｒｐｍ］）で回転される。また、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点の各点から２０秒間は、前記のように庫内温度センサ１２のサーミスタ素子の温度変化を待つための期間であり、この期間は、庫内温度Ｔの上昇／下降の判断ができない判断禁止期間となる。

さらに、庫内の冷却が進み庫内温度Ｔが、設定温度Ｔｓ（−２０℃）以下となり、前記判断禁止期間後に、例えば、冷蔵庫１の扉４が開かれて（図６中のＤ点）、庫内の冷気ａが漏れて庫内温度Ｔが上昇すると、庫内温度センサ１２が庫内温度Ｔの上昇を検知する。この検知信号に基づいてマイクロコンピュータ２１は、庫内温度Ｔが上昇したと判断し、庫内ファン１１の回転数を「弱」（１８００[ｒｐｍ]）で回転させる。これにより、温度上昇した庫内空気と蒸発器での冷媒との不要な熱交換を抑制して、冷媒の蒸発温度の蒸発を抑えて圧縮機６の負荷を軽減する。

次に、開かれた扉を閉めると（図６中のＥ点）、庫内温度Ｔは下降し始める。このとき、マイクロコンピュータ２１は、庫内温度Ｔが下降したと判断し、庫内ファン１１の回転数を「中」（２３００[ｒｐｍ]）で回転させるとともに、庫内温度Ｔの上昇・下降を判断しない判断禁止期間を経過させるタイマがセットされる。

この判断禁止期間内に、図６のＦ点、点Ｇに示すように、例えば、庫内に貯蔵された物品を取り出したり、新たに貯蔵したりするために扉４が開閉されたときなど、庫内温度Ｔが上昇、下降しても、マイクロコンピュータ２１は、庫内温度Ｔが上昇・下降したと判断せず、庫内ファン１１の回転数を「中」（２３００[ｒｐｍ]）で回転させ続ける。

冷凍サイクルの運転により、庫内温度Ｔがさらに下降し、図５の表に示す温度グループＧ３に属する状態、すなわち、設定温度Ｔｓ−１（−２１℃）以下となると、マイクロコンピュータ２１は、庫内ファン１１の回転数を「弱」（１８００[ｒｐｍ]）で回転させる。庫内温度Ｔが温度グループＧ３に属する状態では、庫内が十分に冷却されているので、庫内ファン１１の回転数を低くして、庫内空気の冷媒との熱交換を抑えることで熱交換量を抑えるとともに冷媒循環量を減らし、圧縮機６の負荷を軽減することができる。

庫内温度Ｔが、予め定められた過冷却温度Ｔｃ、例えば、Ｔｓ−２[℃]となる−２２℃よりも低くなり、庫内が過冷却状態となると、マイクロコンピュータ２１は、冷凍サイクルの運転（圧縮機６の運転）を再起動禁止期間停止させる。このとき、庫内ファン１１を、温度グループＧ０〜Ｇ３のそれぞれに対応する設定回転数よりも低い回転数、すなわち、「最弱」（１０００[ｒｐｍ]）で回転させる。

圧縮機６の停止によって庫内温度が上昇しても、前記のように庫内ファン１１が設定回転数よりも低い回転数で回転するので、温度上昇した庫内の空気と、蒸発器における冷媒との不要な熱交換が抑制され、冷媒循環量を減らして圧縮機の負荷を軽減する。なお、この再起動禁止期間は、庫内温度Ｔが設定温度Ｔｓ付近にまで上昇する時間に、実験、実操業に基づいて設定される。

前記再起動禁止期間の経過後、庫内温度Ｔが設定温度Ｔｓ付近にまで上昇すると、圧縮機６が再起動し、庫内の冷却が開始されるとともに、プログラム制御が開始される。この制御に基づいてマイクロコンピュータ２１は、庫内温度Ｔが温度グループＧ１に属し、かつ下降したと判断し、庫内ファン１１の回転数を「中」（２３００[ｒｐｍ]）で回転させる。このマイクロコンピュータ２１の制御により、庫内温度Ｔが設定温度Ｔｓに維持される。

なお、この実施例では、庫室３を冷凍室として使用した場合の制御を説明したが、庫室３を冷蔵室として使用する場合では、設定温度Ｔｓを５℃、規定値Ｔｋ（Ｔｓ＋５）を１０℃、しきい値を４℃として、前述の制御を行うことができる。

なお、この実施例の冷蔵庫１は、１つの庫室３のみを有し、用途に応じて、その庫室３の設定温度Ｔｓを冷凍用または冷蔵用に切り替えが可能なものであるが、この形式の冷蔵庫に限られず、例えば、冷蔵庫１内に冷蔵室と冷凍室が設けられているものであってもよい。この場合、庫室３ごとに冷凍サイクルを複数備えた形式、単一の冷凍サイクルに複数の蒸発器を備え、その蒸発器を庫室３ごとに設けた形式などがあり、前述した庫内ファンの回転数の制御が庫室ごとに行われる。このとき、いずれの庫室（冷蔵室、冷凍室）が優先的に制御されるかは適宜設定される。

この発明の実施例の冷蔵庫の概略断面図この発明の実施例の制御構成ブロック図同上の実施例の圧縮機起動後からの庫内ファンの制御動作を示すフローチャート同上の実施例の冷凍サイクル運転中の庫内ファンの制御動作を示すフローチャート同上の実施例の庫内温度に対応する庫内ファンの設定回転数を示す図同上の実施例の運転制御のタイミングチャート従来の冷蔵庫の概略断面図

符号の説明

１冷蔵庫
２断熱箱体
３庫室
４扉
５ユニットベース
６圧縮機
７凝縮器
８凝縮器ファン
９蒸発器
１０ガスケット
１１庫内ファン
１２庫内温度センサ
１３除霜ヒータ
１５結露防止用ヒータ
１７ドレンパン
１８ドレン
１９棚
２０制御回路
２１マイクロコンピュータ
２２蒸発器温度センサ
２３庫内ファンモータ駆動部
２４圧縮機駆動部
４０冷蔵庫
４１庫内ファン
４２断熱箱体
４３庫室
４４扉
４５機械室
４６圧縮機
４７凝縮器
４８凝縮器ファン
４９蒸発器
５０ガスケット
５２庫内温度センサ
５３除霜ヒータ
５４蒸発皿
５５防露パイプ
５６ドレン
５７取手

Claims

冷凍サイクルの蒸発器（９）から発生する冷気を庫内に送る庫内ファン（１１）と、庫内温度（Ｔ）を検知する庫内温度センサ（１２）と、前記庫内温度センサ（１２）の検知信号に基づいて前記庫内ファン（１１）の回転数と前記冷凍サイクルの運転を制御する制御回路（２０）を備え、前記冷凍サイクルの運転中に、前記制御回路（２０）は、前記庫内ファン（１１）を予め定めた設定回転数で回転させて、前記庫内温度（Ｔ）を設定温度（Ｔｓ）に維持する冷蔵庫において、
前記蒸発器（９）の温度（Ｔｊ）を検知する蒸発器温度センサを備え、前記制御回路（２０）は、前記庫内温度センサによって検知される庫内温度（Ｔ）と、前記蒸発器温度センサによって検知される蒸発器温度（Ｔｊ）に応じて、前記庫内ファン（１１）の回転数を調節し、前記庫内ファン（１１）の回転数を調節することによって、前記冷凍サイクルの蒸発器（９）での庫内空気の熱交換量を調節して、前記冷凍サイクルの圧縮機（６）の負荷を軽減し、
前記制御回路（２０）は、前記庫内温度（Ｔ）が前記設定温度（Ｔｓ）よりも所定温度高い規定値（Ｔｋ）以下、または前記蒸発器温度（Ｔｊ）が予め設定したしきい値（Ｔｂ）以下と判断した場合、前記庫内ファン（１１）を前記設定回転数で回転させ、
一方、前記庫内温度（Ｔ）が規定値（Ｔｋ）より高く、かつ蒸発器温度（Ｔｊ）がしきい値（Ｔｂ）よりも高いと判断した場合、庫内ファン（１１）を前記設定回転数よりも低い回転数で回転させ、
前記庫内ファン（１１）を前記設定回転数よりも低い回転数で回転させた場合、前記冷凍サイクルの起動時間から所定時間経過したかを判断し、経過していなければ、前記庫内温度（Ｔ）が前記規定値以下、または前記蒸発器温度（Ｔｊ）が前記しきい値（Ｔｂ）以下かの判断に戻り、その判断を繰り返し、一方、所定時間経過していれば庫内ファン（１１）を前記設定回転数で回転させるようにしたことを特徴とする冷蔵庫。