JP5313812B2 - 冷蔵庫 - Google Patents

Description

本発明は、冷却器を除霜する除霜ヒータを備えた冷蔵庫に関する。

従来の冷蔵庫は特許文献１に開示されている。この冷蔵庫は上部に冷蔵室が配され、冷蔵室の下方に冷凍室が配される。冷凍室の背後には冷気通路が設けられ、冷気通路に形成した冷却器室内に冷却器が配される。冷却器は冷凍サイクルを運転する圧縮機に接続され、低温に維持される。

冷気通路内には冷却器の上方に送風機が配される。これにより、冷却器からの冷気の自然対流による送風機の稼動部分周辺の着霜、水分凍結、潤滑油粘度上昇等の信頼性低下を防ぐことができる。また、除霜ヒータが輻射や伝導等の熱の伝達効率を考慮して冷却器の下方に配される。冷却器の上端には温度センサが設けられる。

圧縮機及び送風機が駆動されると、冷気通路を流通する空気と冷却器とが熱交換して冷気が生成される。冷却器と熱交換した冷気は冷蔵室及び冷凍室に送出され、冷蔵室及び冷凍室が冷却される。この時、冷却器の上方に送風機が配され、冷却器の下部に面して冷凍室から冷気が戻る戻り口が配される。これにより、冷却器と空気とが熱交換する距離を長く確保して熱交換効率を向上させることができる。

また、冷却器に着霜すると目詰まりによって冷却能力が低下するため、所定の時期に冷却器の除霜運転が行われる。除霜運転が開始されると圧縮機及び送風機が停止され、除霜ヒータが駆動される。除霜ヒータの輻射熱によって冷却器は下方から昇温され、温度センサの検知温度が着霜を溶解する所定の停止温度（例えば、１０℃）に到達すると除霜ヒータが停止される。これにより、冷却器の下部から上部まで停止温度以上の温度になり、冷却器が除霜される。

特開２００１−２６３９１２号公報（第３頁−第５頁、第１図）

しかしながら、上記従来の冷蔵庫によると、冷却器の上部まで着霜していなくても除霜時に冷却器の上部及びその周辺部分も十分高い温度に昇温される。また、前述したように、冷却器の上方に送風機が配されて冷却器の下部に戻り口が設けられるため、通常の使用における除霜制御時には冷却器の上部にまで着霜することは殆どない。即ち、冷却器の上部には貯蔵室の扉の密閉不良等が発生して湿度の高い外気が庫内に流入するような特殊な場合に着霜する。このため、冷却器の上部が着霜しない状態での除霜開始の頻度が高く、必要以上に除霜時間の長い除霜運転が頻繁に行われる。従って、電力を浪費するとともに除霜ヒータの熱が貯蔵室に伝わって冷却効率が低下する問題があった。

本発明は、省電力化を図るとともに冷却効率を向上できる冷蔵庫を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、複数段に蛇行した冷媒管に所定間隔でフィンを固着した冷却器と、前記冷却器が配されるとともに貯蔵室からの冷気が流入する流入部を下部に有した冷却器室と、前記冷却器の下方に配されて前記冷却器を除霜する除霜ヒータと、前記冷却器の上部に配されて前記冷却器の温度を検知する第１温度センサと、前記冷却器の上下方向の中央と前記流入部との間に配されて前記冷却器の温度を検知する第２温度センサとを備え、前記除霜ヒータを駆動して第１温度センサの検知温度に基づいて前記除霜ヒータを停止する第１除霜運転と、前記除霜ヒータを駆動して第２温度センサの検知温度に基づいて前記除霜ヒータを停止する第２除霜運転とを異なる時期に行うことを特徴としている。

この構成によると、冷媒管に冷媒が流通して冷凍サイクルが運転され、冷凍サイクルの低温側に配される冷却器と熱交換した空気が貯蔵室に送出される。貯蔵室内の冷気は流入部を介して冷却器室内に流入し、冷却器に戻される。冷却器の着霜は所定の周期で除霜ヒータを駆動する第１除霜運転または第２除霜運転を行って除霜される。第１除霜運転は冷却器の上部に配した第１温度センサが例えば所定の停止温度に到達した時に除霜ヒータを停止して終了する。第２除霜運転は冷却器の上下方向の中央と流入部との間に配した第２温度センサが例えば所定の停止温度に到達した時に除霜ヒータを停止して終了する。

また本発明は、上記構成の冷蔵庫において、前記流入部が前記冷却器の下部に面して開口することを特徴としている。

また本発明は、上記構成の冷蔵庫において、前記流入部が前記冷却器よりも下方に配され、第２温度センサを下から２段目の前記冷媒管から上方に配置したことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の冷蔵庫において、第２除霜運転の前記除霜ヒータの停止時に最上段の前記冷媒管の温度が０℃近傍または０℃以下であることを特徴としている。この構成によると、第２除霜運転時に冷却器の上部が低温の状態で第２温度センサの検知によって除霜ヒータが停止される。

また本発明は、上記構成の冷蔵庫において、前記貯蔵室の室内温度を検知する室内温度センサを備え、前記貯蔵室の室内温度が所定温度よりも低下しないときに第１除霜運転を行うとともに、前記貯蔵室の室内温度が該所定温度よりも低いときに第２除霜運転を行うことを特徴としている。

この構成によると、貯蔵室の室内温度が予め設定される所定温度よりも低いときに第２温度センサの検知温度に基づいて除霜ヒータが停止される。貯蔵室の室内温度が所定温度よりも低下しないときに第１温度センサの検知温度に基づいて除霜ヒータが停止される。

また本発明は、上記構成の冷蔵庫において、前記冷却器は前記冷媒管に接続して気液を分離するアキュームレータを上端に有することを特徴としている。

本発明によると、除霜ヒータの停止時期を判別する第１、第２温度センサを有し、冷却器の上部に配した第１温度センサの検知により第１除霜運転を行うとともに、冷却器の上下方向の中央と冷却器室の流入部との間に配した第２温度センサの検知により第２除霜運転を行うので、第２除霜運転によって通常使用で着霜の多い部分のみの除霜を行い、冷却器の目詰まりを防止して除霜時間を短縮することができる。従って、冷蔵庫の省電力化を図るとともに冷却効率を向上することができる。また、圧縮機の連続運転時間が所定時間を超えると第１除霜運転を行うことにより冷却器の上部まで確実に除霜することができる。

本発明の実施形態の冷蔵庫を示す側面断面図 本発明の実施形態の冷蔵庫の冷凍室周辺を示す正面図 本発明の実施形態の冷蔵庫の構成を示すブロック図 本発明の実施形態の冷蔵庫の除霜運転の動作を示すフローチャート 本発明の実施形態の冷蔵庫の除霜運転時の冷却器の温度を示す図 本発明の実施形態の冷蔵庫の下部温度センサの位置と除霜時間との関係を示す図

以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は一実施形態の冷蔵庫を示す側面断面図である。冷蔵庫１は上部に貯蔵物を冷蔵保存して扉２ａにより前面を開閉される冷蔵室２が配される。冷蔵室２の下方には貯蔵物を冷凍保存して扉３ａにより前面を開閉される冷凍室３が断熱壁６を介して配される。

冷凍室３の下方には冷蔵室２よりも高温の野菜に適した温度で野菜を冷蔵保存して扉４ａにより前面を開閉される野菜室４が断熱壁７を介して配される。野菜室４の後方には冷凍サイクルを運転する圧縮機１７を配した機械室５が設けられる。

冷蔵室２及び冷凍室３の背後にはそれぞれ背面板１２ａ、１３ａで仕切られた冷気通路１２、１３が設けられる。冷気通路１２、１３は断熱壁６に設けたダンパ１６を介して連通する。冷気通路１２には冷蔵室ファン１４が設けられ、冷気通路１３には冷凍室ファン１５及び冷却器２０が設けられる。冷却器２０は圧縮機１７に接続して冷凍サイクルの低温側に配され、冷気通路１３を流通する空気と熱交換して冷気を生成する。冷凍室ファン１５は冷却器２０の上方に配されるため、冷却器２０からの冷気の自然対流による稼動部分周辺の着霜、水分凍結、潤滑油粘度上昇等の信頼性低下を防ぐことができる。

冷蔵室２の背面板１２ａの上部には冷気の吐出口２ｂが開口する。冷凍室３の背面板１３ａの上部には冷気の吐出口３ｂが開口し、背面板１３ａの下部には冷却器２０に面して冷気を冷気通路１３に戻す戻り口３ｃが開口する。冷却器２０の上方に冷凍室ファン１５を配して戻り口３ｃが冷却器２０の下部に面するので、冷却器２０と空気とが熱交換する距離を長く確保して熱交換効率を向上させることができる。

図２は冷凍室３の周辺の正面図を示している。冷却器２０は冷媒が流通する冷媒管２１に所定間隔でフィン２２が固着される。冷媒管２１は左右方向に延び、前後方向及び上下方向に蛇行してそれぞれ複数列及び複数段に形成される。本実施形態では冷媒管２１は蛇行により前後２列、上下８段に形成され、下から７段目までフィン２２が設けられる。

冷却器２０の上部には冷媒管２１に接続して気液を分離するアキュームレータ２３が設けられる。また、冷却器２０の上部の下から７段目の冷媒管２１と下から８段目の冷媒管２１との間には冷却器２０の上部の温度を検知する上部温度センサ２４が配される。詳細を後述するように、冷却器２０の中央よりも下方には冷却器２０の下部の温度を検知する下部温度センサ２５が冷媒管２１に接して配される。冷気通路１３の下部は左右方向に拡幅して冷却器２０を配置する冷却器室１３ｂが形成される。

冷気通路１３内には輻射や伝導等の熱の伝達効率を考慮して冷却器２０よりも下方にガラス管ヒータから成る除霜ヒータ３１が配される。除霜ヒータ３１の通電によって冷却器２０が除霜される。除霜ヒータ３１の下方には除霜水を回収するドレンパン３２が設けられる。ドレンパン３２の下端から導出されるドレンパイプ３２ａによって除霜水が機械室５（図１参照）に配された蒸発皿（不図示）に導かれる。

冷気通路１３の側方には冷蔵室２の底面に開口する流出口２ｃと野菜室４の上面に開口する流入口４ｂとを連結する連結通路１８が設けられる。また、野菜室４の上面には冷気通路１３の下端に開口する戻り口（不図示）が形成されている。

図３は冷蔵庫１の構成を示すブロック図である。冷蔵庫１は各部を制御する制御部４０を有している。制御部４０には圧縮機１７、冷蔵室ファン１４、冷凍室ファン１５、除霜ヒータ３１、上部温度センサ２４、下部温度センサ２５、室内温度センサ４１、記憶部４２、タイマー４３が接続される。

室内温度センサ４１は冷凍室３の室内温度を検知し、検知結果に基づいて圧縮機１７が駆動される。記憶部４２はＲＡＭ及びＲＯＭ等から成り、冷蔵庫１の動作プログラムを格納するとともに制御部４０による演算の一時記憶を行う。タイマー４３は冷蔵庫１の動作時間や圧縮機１７の動作時間等を計時する。

上記構成の冷蔵庫１において、圧縮機１７の駆動により冷凍サイクルが運転され、冷媒管２１を冷媒が流通して冷却器２０が低温に維持される。冷凍室ファン１５の駆動によって冷気通路１３を流通する空気は冷却器２０と熱交換し、吐出口３ｂから冷凍室３に冷気が吐出される。吐出口３ｂから吐出された冷気は冷凍室３内を流通し、戻り口３ｃを介して冷却器２０に戻る。これにより、冷凍室３が冷却される。

ダンパ１６を開いて冷蔵室ファン１４を駆動すると、冷気通路１３を流通する冷気が冷気通路１２に流入する。冷気通路１２を流通する冷気は吐出口２ｂから冷蔵室２に吐出される。吐出口２ｂから吐出された冷気は冷蔵室２内を流通し、流出口２ｃから流出する。流出口２ｃから流出した冷気は連結通路１８を流通し、流入口４ｂを介して野菜室４に流入する。流入口４ｂから流入した冷気は野菜室４内を流通し、戻り口（不図示）を介して冷却器２０に戻る。これにより、冷蔵室２及び野菜室４が冷却される。

圧縮機１７の駆動によって低温となる冷却器２０には着霜するため所定の時期に除霜運転が行われる。図４は除霜運転の動作を示すフローチャートである。ステップ＃１１では冷却器２０の冷却能力を示すフラグＦ１が初期化される。ステップ＃１２では電源投入または前回の除霜運転から所定時間が経過したか否かが判断される。所定時間が経過していない場合はステップ＃２１に移行する。所定時間が経過して冷却器２０による冷却が十分行われている場合はステップ＃１３に移行する。

ステップ＃１３では室内温度センサ４１により検知された冷凍室３内の温度が所定の温度Ｔｆよりも高温か否かが判断される。冷凍室３内が温度Ｔｆよりも高温でない場合は冷却器２０の冷却能力が正常と判断し、ステップ＃２１に移行する。除霜運転は所定の周期で行われ、ステップ＃２１ではタイマー４３の検知によって除霜運転の開始時期に到達したか否かが判断される。

除霜運転の開始時期に到達した場合はステップ＃２３に移行する。除霜運転の開始時期に到達していない場合はステップ＃１１に戻り、ステップ＃１１〜＃２１が繰り返し行われる。

ステップ＃１３の判断で冷凍室３内が温度Ｔｆよりも高温の場合はステップ＃２２に移行する。ステップ＃２２では冷却器２０の冷却能力が低下したことを示すようにフラグＦ１に１が代入され、ステップ＃２３に移行する。

ステップ＃２３では圧縮機１７が停止される。ステップ＃２４では冷蔵室ファン１４及び冷凍室ファン１５が停止される。ステップ＃２５では除霜ヒータ３１が駆動される。ステップ＃２６ではフラグＦ１が１か否かが判断される。

フラグＦ１が１の場合はステップ＃２７に移行し、上部温度センサ２４の検知温度が除霜ヒータ３１の停止温度Ｔ０に到達するまで待機する。除霜ヒータ３１の停止温度Ｔ０は氷点に対して十分高い温度（例えば１０℃）に設定される。上部温度センサ２４の検知温度が除霜ヒータ３１の停止温度Ｔ０に到達すると、ステップ＃２９で除霜ヒータ３１が停止される。これにより、上部温度センサ２４の検知温度に基づいて除霜ヒータ３１を停止する除霜運転（以下、「第１除霜運転」という）が行われる。そして、ステップ＃１１に戻る。

ステップ＃２６の判断でフラグＦ１が０の場合はステップ＃２８に移行し、下部温度センサ２５の検知温度が除霜ヒータ３１の停止温度Ｔ０に到達するまで待機する。下部温度センサ２５の検知温度が除霜ヒータ３１の停止温度Ｔ０に到達すると、ステップ＃２９で除霜ヒータ３１が停止される。これにより、下部温度センサ２４の検知温度に基づいて除霜ヒータ３１を停止する除霜運転（以下、「第２除霜運転」という）が行われる。そして、ステップ＃１１に戻る。

尚、除霜ヒータ３１の停止時期は上部温度センサ２４または下部温度センサ２５の検知温度に基づいて設定すればよく、停止温度Ｔ０に到達してから所定時間が経過した後に除霜ヒータ３１を停止してもよい。

図５は除霜ヒータ３１の駆動時における冷却器２０の温度変化を示す図である。縦軸は温度（単位：℃）、横軸は経過時間（単位：分）を示している。また、図中、Ａ１は冷却器２０の最下段の冷媒管２１の温度、Ａ３は下から３段目の冷媒管２１の温度、Ａ４は下から４段目の冷媒管２１の温度、Ａ５は下から５段目の冷媒管２１の温度、Ａ８は最上段（下から８段目）の冷媒管２１の温度であり、それぞれ１０℃に到達したときに除霜ヒータ３１を停止した場合の温度推移を示している。

上端にアキュームレータ２３を有する冷却器２０は除霜ヒータ３１によって下方から昇温される。アキュームレータ２３を含む冷却器２０の上下方向の中央は下から５段目と６段目の冷媒管２１の間になっている。また、戻り口３ｃは下から２段目の冷媒管２１に対向し、戻り口３ｃの直上に下から３段目の冷媒管２１が配される。

最上段の冷媒管２１の温度が停止温度Ｔ０（１０℃）に到達したことを検知して除霜ヒータ３１を停止させると、除霜運転の除霜時間はｔｏとなる。本実施形態では下部温度センサ２５を下から４段目の冷媒管２１に接して設けている。この時、下部温度センサ２５が停止温度Ｔ０（１０℃）に到達したことを検知して除霜ヒータ３１を停止させると、除霜時間はｔｅとなる。

冷凍室３の扉３ａの開閉によって冷凍室３に流入する湿った空気は戻り口３ｃを介して冷却器室１３ｂに流入する。このため、戻り口３ｃの近傍に最も着霜しやすくなり、冷却器２０の上部の着霜は少ない。このため、戻り口３ｃの直上となる下から３段目の冷媒管２１の温度を検知して除霜ヒータ３１を停止させると、冷却器２０の大部分を除霜して冷却器２０の着霜による目詰まりを防止できる。従って、下部温度センサ２５を戻り口３ｃよりも上方に設けることにより、第２除霜運転で目詰まりが防止される程度に冷却器２０を除霜できる。

図６は下部温度センサ２５の位置と第２除霜運転の除霜時間との関係を示す図である。縦軸は除霜時間（単位：分）を示し、横軸は下部温度センサ２５の位置（下からの段数）を示している。除霜時間は除霜ヒータ３１を駆動してから各冷媒管２１が１０℃（停止温度Ｔ０）に到達するまでの時間である。

同図によると、戻り口３ｃよりも上方で下部温度センサ２５の位置が上方になる程、除霜時間が長くなる。この時、冷却器２０の上下方向の中央よりも上方（下から６段目から上方）の冷媒管２１に下部温度センサ２５を設置すると、最上段の冷媒管２１に設置した場合と除霜時間に大きな差がない。即ち、上部温度センサ２４の検知によって除霜ヒータ３１を停止する第１除霜運転と同様の除霜時間になる。

これに対して、冷却器２０の上下方向の中央よりも下方（下から５段目から下方）になると最上段の冷媒管２１に対して停止温度Ｔ０に到達するまでの時間が急激に減少する。従って、下部温度センサ２５を冷却器２０の上下方向の中央よりも下方に配置することにより、第２除霜運転の除霜時間を大きく短縮することができる。

また、冷却器２０が目詰まりにより冷却能力が低下すると第１除霜運転が行われ、冷却器２０を上部まで確実に除霜することができる。

前述の図５において、下から３段目の冷媒管２１が停止温度Ｔ０に到達した時に最上段の冷媒管２１は０℃以下になっている。また、下から４段目の冷媒管２１が停止温度Ｔ０に到達した時に最上段の冷媒管２１は０℃近傍になっている。このため、下から３段目に下部温度センサ２５を設けると、最上段の着霜が溶解されない状態で第２除霜運転を停止することができる。従って、第２除霜運転の除霜時間をより短縮することができる。

また、下から４段目に温度センサ２５を設けると、最上段の着霜が溶解し始める状態で第２除霜運転を停止することができる。この時、冷却器２０の着霜は雪のように枝が伸びた結晶部分が解け始めて表面積の小さい形状（表面張力による半球面状）になり、フィン２２間に空気が流れ易くなる。従って、第２除霜運転の除霜時間をより短縮することができる。

本実施形態によると、除霜ヒータ３１の停止時期を判別する上部温度センサ２４（第１温度センサ）及び下部温度センサ２５（第２温度センサ）を有し、冷却器２０の上部に配した上部温度センサ２４の検知により第１除霜運転を行うとともに、冷却器２０の上下方向の中央と冷却器室１３ｂの戻り口３ｃ（流入部）との間に配した下部温度センサ２５の検知により第２除霜運転を行うので、第２除霜運転によって通常使用で着霜の多い部分のみの除霜を行い、冷却器２０の目詰まりを防止して除霜時間を短縮することができる。従って、冷蔵庫の省電力化を図るとともに冷却効率を向上することができる。

また、所定の時期に第１除霜運転を行うことにより冷却器２０の上部まで確実に除霜することができる。本実施形態では冷凍室３の室内温度に基づいて第１、第２除霜運転を切り換えているが、他の条件によって切り換えてもよい。

また、ステップ＃２６の判断でフラグＦ１が０の場合は下部温度センサ２５の検知温度に基づいて除霜ヒータ３１を停止して第２除霜運転が終了する。冷凍室３の温度が所定の温度Ｔｆよりも降温されない場合は冷却器２０の冷却能力が低下したと判断し、フラグＦ１に１が代入される。この時、上部温度センサ２４の検知温度に基づいて除霜ヒータ３１を停止して第１除霜運転が終了する。これにより、冷却器２０の上部に残留した着霜を確実に除霜することができる。

また、下部温度センサ２５が停止温度Ｔ０に到達して除霜ヒータ３１を停止した時に最上段の冷媒管２１の温度が０℃近傍または０℃以下であるので、冷却器２０の上部の昇温を最小限に抑えることによって第２除霜運転の除霜時間をより短縮することができる。

本実施形態において、冷却器室１３ｂに冷気が流入する戻り口３ｃ（流入部）が冷却器２０の下部に面して開口しているが、冷却器２０よりも下方に流入部を配してもよい。この時、冷却器２０の最下段の冷媒管２１は除霜ヒータ３１の輻射熱が直接当たるために急激に昇温される。

このため、最下段の冷媒管２１に下部温度センサ２５を取り付けて停止温度Ｔ０を検知すると、冷却器２０の上部だけでなく下部も十分除霜されない。従って、下から２段目の冷媒管２１から上方に下部温度センサ２５を配置することにより、冷却器２０の下部を確実に除霜することができる。

また、アキュームレータ２３が冷却器室１３ｂの外部に設置される場合には、アキュームレータ２３を含まない冷却器２０の上下方向の中央よりも下方に下部温度センサ２５を配置すればよい。

本発明によると、冷却器を除霜する除霜ヒータを備えた冷蔵庫に利用することができる。

１ 冷蔵庫
２ 冷蔵室
３ 冷凍室
３ｃ 戻り口
４ 野菜室
５ 機械室
１２、１３ 冷気通路
１３ｂ 冷却機室
１４ 冷蔵室ファン
１５ 冷凍室ファン
１６ ダンパ
１７ 圧縮機
１８ 連結通路
２０ 冷却器
２１ 冷媒管
２２ フィン
２３ アキュームレータ
２４ 上部温度センサ
２５ 下部温度センサ
３１ 除霜ヒータ
３２ ドレンパン
４０ 制御部
４１ 室内温度センサ
４２ 記憶部
４３ タイマー

Claims (6)

1. 複数段に蛇行した冷媒管に所定間隔でフィンを固着した冷却器と、前記冷却器が配されるとともに貯蔵室からの冷気が流入する流入部を下部に有した冷却器室と、前記冷却器の下方に配されて前記冷却器を除霜する除霜ヒータと、前記冷却器の上部に配されて前記冷却器の温度を検知する第１温度センサと、前記冷却器の上下方向の中央と前記流入部との間に配されて前記冷却器の温度を検知する第２温度センサとを備え、
   前記除霜ヒータを駆動して第１温度センサの検知温度に基づいて前記除霜ヒータを停止する第１除霜運転と、前記除霜ヒータを駆動して第２温度センサの検知温度に基づいて前記除霜ヒータを停止する第２除霜運転とを切り換えて除霜を行うことを特徴とする冷蔵庫。
2. 第２除霜運転は所定の周期で行われ、第１除霜運転は前記所定の周期にかかわらず行われることを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
3. 前記流入部が前記冷却器の下部に面して開口することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷蔵庫。
4. 前記流入部が前記冷却器よりも下方に配され、第２温度センサを下から２段目の前記冷媒管から上方に配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷蔵庫。
5. 前記貯蔵室の室内温度を検知する室内温度センサを備え、前記貯蔵室の室内温度が所定温度よりも低下しないときに第１除霜運転を行うとともに、前記貯蔵室の室内温度が該所定温度よりも低いときに第２除霜運転を行うことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の冷蔵庫。
6. 前記冷却器は前記冷媒管に接続して気液を分離するアキュームレータを上端に有することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の冷蔵庫。

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