JP5137742B2

JP5137742B2 - 冷蔵庫

Info

Publication number: JP5137742B2
Application number: JP2008214920A
Authority: JP
Inventors: 淳二吉田; 睦加藤; 剛前田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-08-25
Filing date: 2008-08-25
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2028-08-25
Also published as: JP2010048512A

Description

本発明は、冷蔵庫に関し、特に、蒸発器の霜取り時の消費電力量の低減に関するものである。

近年、冷蔵庫は地球環境保護の観点から省エネルギー化が進み、インバーター圧縮機により冷凍サイクルの高効率化や、真空断熱材を用い冷蔵庫本体への侵入熱量低減化などにより、消費電力の低減を図った冷蔵庫が提供され、更なる省エネルギー化が求められている。
従来この種の冷蔵庫は更なる省エネルギー化を図るために霜取りヒータへの通電方式を改善することにより、霜取り時の消費電力量を低減させるようにすることが望まれており、例えば「断熱箱体１０１に備えられた圧縮機１０５と凝縮器１０６と減圧器１０７と蒸発器１１０とを順に備えて配管により環状の冷媒流路を構成した冷凍サイクルと、蒸発器１１０の除霜を行う霜取りヒータ１１１と、蒸発器１１０の温度を検出する蒸発器温度検知手段１１２と、除霜を制御する制御手段１１３からなり、制御手段１１３は蒸発器温度検知手段１１２が第一の設定温度以上になった場合に除霜を終了し、蒸発器温度検知手段１１２が第一の設定温度以下の第二の設定温度以上になった場合に霜取りヒータ１１１への出力を低下させることにより除霜時の消費電力量を低減する。」というものが提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００７−２９２４２２号公報（要約、図１）

しかしながら、上記の従来の冷蔵庫では、霜取り時における蒸発器の温度が０℃を超えた後は、霜取りヒータの出力を低減させるだけであるが、蒸発器内の残留冷媒が気化するときに蒸発器の温度が一定温度で安定するが、そのときには霜取り時間が延びるばかりで、庫外からの熱侵入による貯蔵室の温度上昇は霜取りヒータの出力の低減の効果を打ち消し、逆に、貯蔵室の温度上昇につながり、貯蔵室内の食品の損傷につながっていた。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、蒸発器の霜取り能力を低下させることなく、霜取りの消費電力量を低減し、貯蔵室の温度上昇による食品等の損傷を抑制できるようにした冷蔵庫を提供することを目的とする。

本発明に係る冷蔵庫は、冷蔵庫本体と、前記冷蔵庫本体に備えられ、少なくとも蒸発器を備えた冷凍サイクルと、前記蒸発器の除霜を行う霜取りヒータと、前記蒸発器の温度を検出する温度検出手段と、前記霜取りヒータを駆動して除霜を開始し、前記蒸発器の温度が第一の設定温度（Ｔ００１）以上になった場合には除霜を終了し、前記蒸発器の温度が前記第一の設定温度（Ｔ００１）より低い第二の設定温度（Ｔ００２）以上になった場合には前記霜取りヒータの出力を低下させ、前記蒸発器の温度が前記第一の設定温度（Ｔ００１）より低く、且つ前記第二の設定温度（Ｔ００２）よりも高い第三の設定温度（Ｔ００３）以上になった場合に前記霜取りヒータの出力を増加させる制御手段と、前記霜取りヒータの駆動開始から前記蒸発器の温度が前記第二の設定温度（Ｔ００２）までの時間を計測するタイマとを備え、前記第三の設定温度（Ｔ００３）は、第二の設定温度（Ｔ００２）よりも高く、霜取り中の蒸発器内の液冷媒の蒸発温度近傍までの範囲内に設定され、前記制御手段は、前記タイマによる計測時間が所定の時間を超えた場合には、前記霜取りヒータの出力の低下及び増加の処理を省略する。

本発明によれば、蒸発器の温度が第一の設定温度以上になった場合には除霜を終了するが、その過程で、蒸発器の温度が前記第一の設定温度（Ｔ００１）より低い第二の設定温度（Ｔ００２）以上になった場合には前記霜取りヒータの出力を低下させ、そして、蒸発器の温度が第一の設定温度（Ｔ００１）より低く、且つ第二の設定温度（Ｔ００２）よりも高い第三の設定温度（Ｔ００３）以上になった場合にさらに霜取りヒータの出力を増加させるようにしており、このため、蒸発器の霜取り能力を低下させることなく、霜取り時の消費電力量を低減し、各貯蔵室の温度上昇による食品等の損傷を抑制できる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の正面図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の側断面図である。

図１及び図２において、冷蔵庫は、前面側が解放された断熱箱から構成されている冷蔵庫本体１を備えている。冷蔵庫本体１は、最上段に冷蔵室２を備えており、冷蔵室２の下には製氷室３及び切替室４を備えている。
冷蔵庫本体１は、冷蔵庫本体１の最下段には野菜室６を備え、野菜室６の上には冷凍室５を備えている。なお、図１及び図２の各室の配置例は一例にすぎず、本発明においては、その配置例に限定されるものではなく、必要に応じて適宜変更される。

冷蔵室２の前面側には開口部が形成されており、冷蔵室２にはその開口部を自在に開放、閉塞することができる冷蔵室扉７が取り付けられている。この冷蔵室扉７は冷蔵室扉左７Ａ及び冷蔵室扉右７Ｂを備えており、いわゆる観音式扉から構成されている。もちろん、冷蔵室扉７は、観音式扉ではなく、１枚式の扉でもよい。
製氷室３の前面側には開口部が形成されており、冷蔵庫本体１にはその開口部を自在に開口・閉塞することができる製氷室扉８が取り付けられている。
切替室４の前面側には開口部が形成されており、冷蔵庫本体１にはその開口部を自在に開放・閉塞することができる切替室扉９が取り付けられている。
冷凍室５の前面側には開口部が形成されており、冷蔵庫本体１にはその開口部を自在に開放・閉塞することができる冷凍室扉１０が取り付けられている。
また、野菜室６の前面側にも同様に開口部が形成されており、冷蔵庫本体１にはその開口部を自在に開放・閉塞することができる野菜室扉１１が取り付けられている。

また、冷蔵庫本体１は、圧縮機、凝縮器、毛細管（減圧手段）及び蒸発器からなる冷凍サイクルを備えており、圧縮機１２は冷蔵庫本体１の背面最下部に配置されている。圧縮機１２は冷凍サイクル内の冷媒を圧縮する機能を有する。圧縮機１２で圧縮された冷媒は凝縮器（図示せず）において凝縮され、凝縮された状態の冷媒は毛細管（図示せず）において減圧される。減圧された冷媒は、冷蔵庫本体１の背面側（圧縮機１２よりも上方）配置されている蒸発器１３において蒸発される。この蒸発器１３の吸熱作用により蒸発器１３の周辺の気体は冷却される。蒸発器１３の上部にはファン１４が配置されており、ファン１４は蒸発器１３の上部に配置されており、蒸発器１３の周辺で冷却された冷気を冷蔵庫本体１の各室へと送風する。また、蒸発器１３の下部には霜取りヒータ１５が配置されており、霜取り動作時に通電されて発熱し、蒸発器１３を加熱して霜取りをする。この蒸発器１３には霜取り温度センサ１６が取り付けられており、蒸発器１３の温度を検出する。霜取り温度センサ１６は本発明の温度検出手段に相当する。

図３は、上記の冷蔵庫の制御装置のブロック図である。但し、図３は霜取り制御に関連した部分のみが図示されている。
霜取り温度センサ１６の出力は制御部２１に供給される。制御部２１は例えばマイクロコンピュータ等から構成されており、タイマー２１ａを内蔵している。また、制御部２１の出力側には駆動回路２２及び２３が接続されている。駆動回路２２は制御部２１からの制御信号に基づいて霜取りヒータ１５への出力を調整する。駆動回路２３は、制御部２１からの制御信号に基づいて圧縮機１２の駆動モータ１２ａを制御する。上記の制御部２１、駆動回路２２、２３は制御基板（図示せず）に搭載されて冷蔵庫本体１内に配置される。上記の制御部２１及び駆動回路２２は本発明の制御手段を構成している。なお、図３の制御装置の動作は、後述の図５のフローチャートに基づいて説明する。

図４は、冷蔵庫の霜取り時の蒸発器１３の温度のタイムチャートである。
図４において、所定時間の圧縮機１２の運転経過などにより、霜取りが開始される。蒸発器１３の温度Ｔｅは霜取り開始前は約−３０℃であり、霜取りが開始されると徐々に０℃に近づき、その後約０℃付近で一定時間安定する。これは蒸発器１３に付着した霜が液化するためである。約０℃を維持した後温度上昇し始め、例えば１２℃で一定時間安定する。これは蒸発器１３内の液冷媒が気化するためである。この温度は、事前に試験確認しおくと把握することができる。約１２℃を維持した後に温度上昇し始め、予め設定された温度、例えばＴ００１が１４℃になると霜取りを終了する。

図４に示されるタイムチャートにおいて、例えば約１２℃で霜取りヒータ１５の出力を必要以上に下げると、蒸発器１３内の残留冷媒の気化が進まないため、霜取りが延長されてしまい、ひいては貯蔵室内の食品の温度が上昇し、損傷につながってしまう。それを回避するための制御を図５にて説明する。

図５は、本実施形態の制御部２１の霜取り時の処理を示すフローチャートである。
制御部２１は、霜取り終了温度である第一の設定温度Ｔ００１、第一の設定温度Ｔ００１より低い温度に設定された第二の設定温度Ｔ００２（Ｔ００１＞Ｔ００２）、霜取り終了温度Ｔ００１よりも低く、且つ第二の設定温度Ｔ００２よりも高い温度に設定された第三の設定温度Ｔ００３（（Ｔ００１＞Ｔ００３＞Ｔ００２）を、例えば内部メモリ（図示せず）にそれぞれ格納しておくものとする。なお、例えばＴ００１は１４℃以上、Ｔ００２は１℃〜５℃、Ｔ００３は８℃〜１３℃（Ｔ００２よりも高く、蒸発器内の液冷媒の蒸発温度近傍までの範囲、例えば１２℃）にそれぞれ設定される。

制御部２１は、まず、除霜制御開始判定ステップＳＴ１を開始する。この除霜制御開始判定ステップＳＴ１においては、タイマー２１ａが時間の計測を開始し、制御部２１は、タイマー２１ａが計測した時間が所定の時間に達したかどうかなどの条件に基づいて霜取り開始の判定を行う。
制御部２１は、除霜制御開始判定ステップＳＴ１において、タイマー２１ａが計測した時間が所定の時間に達しており、霜取りを開始すると判定した場合には、圧縮機停止ステップＳＴ２にて駆動回路２３を介して圧縮機１２を停止させる。そして、制御部２１は、霜取りヒータ通電開始ステップ３において駆動回路２２を介して霜取りヒータ１５への通電を開始させる。これにより霜取り動作が開始されることになる。

制御部２１は、蒸発器温度判定ステップＳＴ４にて霜取り温度センサ１６の温度情報を取り込み、蒸発器１３の温度Ｔｅが第二の設定温度Ｔ００２以上であることを検知すると、霜取りヒータへの出力低減ステップＳＴ５に移行する。この霜取りヒータへの出力低減ステップＳＴ５では、制御部２１が駆動回路２２に出力を低減させるための制御信号を送信し、駆動回路２２が霜取りヒータ１５への出力を低減する（通電量を少なくする。）。その後、制御部２１は、蒸発器温度判定ステップＳＴ６にて霜取り温度センサ１６の温度情報を取り込み、蒸発器１３の温度Ｔｅが第三の設定温度Ｔ００３以上であることを検知すると、霜取りヒータへの出力加増ステップＳＴ７に移行する。この霜取りヒータへの出力加増ステップＳＴ７においては、制御部２１が駆動回路２２に出力を増加させるための制御信号を送信し、駆動回路２２が霜取りヒータ１５への出力を増加する（通電量を多くする。）。なお、霜取りヒータ１５への出力の低減の程度及び増加程度は、事前に試験確認しておいて、そのデータを内部メモリに格納することにより調整される。

制御部２１は、その後、蒸発器温度判定ステップＳＴ８に移行し、蒸発器温度判定ステップＳＴ８では、霜取り温度センサ１６の温度情報を取り込み、蒸発器１３の温度Ｔｅが第一の設定温度Ｔ００１以上であることを検知すると、霜取りヒータ通電停止ステップＳＴ９に移行し、霜取りヒータ１５への通電を停止して霜取りを終了し、所定時間Δｔ待機した後に通常制御ステップＳＴ１０に移行し、通常の冷却運転を開始する。

なお、上記の駆動回路２２による霜取りヒータ１５への出力の調整方法（ＳＴ５、ＳＴ７）としては、例えば、駆動回路２２として複数の出力端子を備えた変圧装置を用い、制御部２１からの制御信号に基づいて出力端子を切り替えることにより、霜取りヒータ１５への出力を調整する。
また、上記の駆動回路２２としてメカニカルリレーなどのリレーを用いた場合には、時間制御にてオンオフさせることにより、霜取りヒータ１５への出力を調整することができる。このようにした場合には変圧装置が不要なため、冷蔵庫を安価に製造することができる。
また、上記の駆動回路２２として、ダイオードからなる全波整流回路と、そのダイオードの一部に直列に接続されたメカニカルリレーとを用いて、霜取りヒータ１５への出力を半波制御とすることもできる。この場合には、１００％通電か５０％通電のみとなる。

以上のように本実施の形態１においては、霜取りヒータ１５を駆動して除霜を開始し、蒸発器１３の温度Ｔｅが第一の設定温度Ｔ００１以上になった場合には除霜を終了するが、その過程で、蒸発器１３の温度Ｔｅが第一の設定温度Ｔ００１より低い第二の設定温度Ｔ００２以上になった場合には霜取りヒータ１５の出力を低下させるとともに、蒸発器１３の温度Ｔｅが第一の設定温度Ｔ００より低く、且つ第二の設定温度Ｔ００２よりも高い第三の設定温度Ｔ００３以上になった場合に霜取りヒータ１５の出力を増加させるようにしたので、蒸発器１５の霜取り能力を低下させることなく、霜取り時の消費電力量を低減し、各貯蔵室の温度上昇による食品等の損傷を抑制できる。
また、第三の設定温度Ｔ００３は、第二の設定温度Ｔ００２よりも高く、霜取り中の蒸発器内の液冷媒の蒸発温度近傍の範囲内で設定されており、第三の設定温度Ｔ００３において霜取りヒータ１５の出力を増加することによって残留冷媒を速やかに蒸発させ、結果として霜取り時間の延長を抑制することができ、かつ食品の損傷も抑制することができる。

実施の形態２．
図６は本発明の実施の形態２に係る冷蔵庫の制御部２１の霜取り時の処理を示すフローチャートである。本実施の形態２においては、図５のフローチャートの処理との関連では、タイマーによる計測開始ステップＳＴ３ａ及び霜取り時間判定ステップＳＴ４ａが付加されている点が相違する。以下、相違点を中心に説明する。
霜取りヒータ通電開始ステップＳＴ３にて霜取りを開始すると、タイマーによる計測開始ステップＳＴ３ａに移行する。そして、タイマー２１ａによる霜取り時間の計測を開始する。蒸発器温度判定ステップＳＴ４にて蒸発器１３の温度Ｔｅが第二の設定温度Ｔ００２以上であることを検知すると、霜取り時間判定ステップＳＴ４ａに移行する。それまでに、霜取りヒータ通電開始ステップＳＴ３にて霜取りを開始してから蒸発器１３の温度Ｔｅが第二の設定温度Ｔ００２以上になるまでの霜取り時間が計測されており、その計測時間が、所定時間（例えば実験等により予め計測された時間）を越えた場合には、霜取りヒータへの出力低減ステップＳＴ５、蒸発器温度判定ステップＳＴ６、霜取りヒータへの出力加増ステップＳＴ７の処理を経由することなく（キャンセルする）、蒸発器温度判定ステップＳＴ８へ移行する。このように処理することにより、過大着霜時の除霜性能の低下を防ぐとともに、長時間の冷却運転停止を防止することにより製氷室３の氷の融解なども防止できる。
したがって、過大着霜以外の場合には上記の実施の形態１と同様な処理により消費電力量低減に優れた冷蔵庫を実現し、過大着霜の場合には確実に霜取りを遂行することにより品質向上を可能にした冷蔵庫を実現している。

本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の正面図である。本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の断面図である。本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の制御装置のブロック図である。本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の霜取り時における蒸発器温度のタイムチャートである。本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の制御部の霜取り時の処理を示すフローチャートである。本発明の実施の形態２に係る冷蔵庫の制御部の霜取り時の処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１冷蔵庫本体、２冷蔵室、３製氷室、４切替室、５冷凍室、６野菜室、７Ａ冷蔵室扉左、７Ｂ冷蔵室扉右、８製氷室扉、９切替室扉、１０冷凍室扉、１１野菜室扉、１２圧縮機、１３蒸発器、１４冷却ファン、１５霜取りヒータ、１６霜取り温度センサ、２１制御部、２１ａタイマー、２２駆動回路、２３駆動回路。

Claims

冷蔵庫本体と、
前記冷蔵庫本体に備えられ、少なくとも蒸発器を備えた冷凍サイクルと、
前記蒸発器の除霜を行う霜取りヒータと、
前記蒸発器の温度を検出する温度検出手段と、
前記霜取りヒータを駆動して除霜を開始し、前記蒸発器の温度が第一の設定温度（Ｔ００１）以上になった場合には除霜を終了し、
前記蒸発器の温度が前記第一の設定温度（Ｔ００１）より低い第二の設定温度（Ｔ００２）以上になった場合には前記霜取りヒータの出力を低下させ、
前記蒸発器の温度が前記第一の設定温度（Ｔ００１）より低く、且つ前記第二の設定温度（Ｔ００２）よりも高い第三の設定温度（Ｔ００３）以上になった場合に前記霜取りヒータの出力を増加させる制御手段と、
前記霜取りヒータの駆動開始から前記蒸発器の温度が前記第二の設定温度（Ｔ００２）までの時間を計測するタイマと、
を備え、
前記第三の設定温度（Ｔ００３）は、第二の設定温度（Ｔ００２）よりも高く、霜取り中の蒸発器内の液冷媒の蒸発温度近傍までの範囲内に設定され、
前記制御手段は、前記タイマによる計測時間が所定の時間を超えた場合には、前記霜取りヒータの出力の低下及び増加の処理を省略することを特徴とする冷蔵庫。