JP5380221B2 - 冷蔵庫 - Google Patents

Description

本発明は、凝縮器冷却ファンの回転制御に特徴を持つ冷蔵庫に関する。

一般に、冷蔵庫の冷凍サイクルは、気体冷媒を圧縮する圧縮機と、この圧縮機にて加圧された高温の気体冷媒を放熱させることによって液体冷媒に凝縮する凝縮器と、凝縮器にて液化された冷媒を減圧するキャピラリチューブと、液体冷媒を蒸発させ庫内空気を冷却する蒸発器等で構成される。この冷凍サイクルにおける圧縮機と凝縮器は冷蔵庫本体の後方下部の機械室に設置され、凝縮器には放熱フィンが多数取り付けられ、これに冷却ファンにて外気を当てることによって冷却し、凝縮器内を流れる気体冷媒を冷却して凝縮し液体冷媒とする。

従来、凝縮器の冷却ファンは圧縮機の駆動と同時に回転させ、圧縮機の放熱を行っている。これは、圧縮機や凝縮器の温度を下げることによって冷媒の凝縮温度を下げ、冷却能力を向上させるためである。

一方、外気温が低い条件においては、冷却ファンを回転させると放熱過多になり、凝縮器内の冷媒寝込みによる冷却不良が発生するリスクがある。そのため、従来では、例えば、特開２００３−２８７３３４号公報（特許文献１）に記載されているように、外気温が低い場合には、圧縮機とは独立に凝縮器の冷却ファンを停止させる制御をしていた。

近年の省エネ性を目的にした凝縮器の能力を上げ放熱特性を増加させた冷蔵庫では、凝縮器内の冷媒寝込みによる冷却不良のリスク低減を実現するために冷却ファンの運転をより正確に制御する必要がある。ところが、外気温情報を従来のように冷蔵庫の外殻の適所に設置されている外気温センサのみから取り込むと、冷蔵庫設置場所の室内の上下温度分布等の外乱に対する対応が十分ではない問題点があった。

特開２００３−２８７３３４号公報

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、冷蔵庫設置場所の室内の上下温度分布等の外乱に対しても外気温状態を正確に把握して適切に冷却ファンを運転制御できる冷蔵庫を提供することを目的とする。

本発明の冷蔵庫は、冷蔵庫の機械室に設置された、冷媒を圧縮する圧縮機及び前記圧縮機にて加圧された冷媒を凝縮する凝縮器と、前記圧縮機の回転に連動し前記凝縮器に外気を吹き付けて放熱させるための冷却ファンと、前記圧縮機と冷却ファンとを制御する制御装置と、当該冷蔵庫の外周囲の温度を検出する第１の外気温センサと、前記凝縮器の近傍の外気温度を検出する第２の外気温センサとを備え、前記制御装置は、前記第１の外気温センサの検出温度が、予め設定した第１の温度以下のときには周囲温度は十分に低いと見なして冷却ファンを停止させ、前記第１の外気温センサの検出温度が前記第1の温度よりも高い場合であっても、前記第２の外気温センサの検出温度が予め設定した前記第１の温度よりも高い第２の温度以下のときには周囲温度は低いと見なして冷却ファンを停止させる制御を行うことを特徴とする。

本発明の冷蔵庫は、第１の外気温センサ及び第２の外気温センサの検出温度の組み合わせに応じて、前記第１の外気温センサの検出温度が、予め設定した第１の温度以下のときには周囲温度は十分に低いと見なして冷却ファンを停止させ、前記第１の外気温センサの検出温度が前記第1の温度よりも高い場合であっても、前記第２の外気温センサの検出温度が予め設定した前記第１の温度よりも高い第２の温度以下のときには周囲温度は低いと見なして冷却ファンを停止させる制御を行うことにより、冷蔵庫設置場所の室内の上下温度分布等の外乱に対しても外気温状態を正確に把握して冷却ファンを適切に運転制御する。

本発明の第１、第２の実施の形態の冷蔵庫の正面図。 上記冷蔵庫の断面図。 上記冷蔵庫の冷凍サイクルのブロック図。 上記冷蔵庫の機械室の斜視図。 上記冷蔵庫の制御部のブロック図。 本発明の第１の実施の形態の冷蔵庫による冷却ファン制御のフローチャート。 本発明の第２の実施の形態の冷蔵庫による冷却ファン制御のフローチャート。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。

［第１の実施の形態］図１〜図６を用いて、本発明の第１の実施の形態の冷蔵庫について説明する。本実施の形態の冷蔵庫は２蒸発器タイプの冷凍冷蔵庫であり、箱形の冷蔵庫本体１内の上部に冷蔵室２、下部に冷凍室３、そして冷蔵室２と冷凍室３との間に冷凍室冷却用蒸発器を経た冷気にて冷却される製氷室４と小冷凍室５を区画形成している。冷蔵室２には冷蔵室ドア６、冷凍室３には冷凍室ドア７、そして製氷室４には製氷室ドア８、小冷凍室５には小冷凍室ドア９がそれぞれ個別に設けられている。

図２に詳しいように、冷蔵室２の背部の上半部には冷蔵室冷気ダクト１２を形成してある。冷蔵室冷気ダクト１２内には、冷蔵室冷却用蒸発器（Ｒエバ）１３、冷蔵室冷気ダクト１２内の冷気を冷蔵室（Ｒ室）２内に吹き出し、また冷蔵室２内から冷気を冷蔵室冷気ダクト１２内に戻してＲエバ１３に通す冷気循環を行う冷蔵室冷却ファン（Ｒファン）１４が設置してある。冷蔵室２の背部の下半部には冷蔵室２の下部から排気される冷気を冷蔵室冷気ダクト１２側にリターンさせるリターンダクト１６を形成してある。冷蔵室２内の下半部には野菜室空間２２、チルド空間２３を形成してある。

図２に詳しいように、冷凍室３の背部には冷凍室冷気ダクト３４を形成してある。冷凍室冷気ダクト３４内には冷凍室冷却用蒸発器（Ｆエバ）３５が設置してあり、また冷気循環のために冷凍室冷却ファン（Ｆファン）３６が設置してある。

冷蔵庫本体１の下部背面に機械室３７が形成してあり、図４に詳しいように、この機械室３７に、圧縮機３８及び凝縮器３９、そして機械室冷却ファン（Ｃファン）４０が設置してある。

図３は冷凍サイクルを示している。圧縮機３８、凝縮器３９、三方弁４１が冷媒パイプ４２にて接続してあり、三方弁４１の一方の出口には冷蔵室キャピラリチューブ４３、Ｒエバ１３が接続してある。三方弁４１の他方の出口には冷凍室キャピラリチューブ４４、Ｆエバ３５が接続してある。Ｒエバ１３の出口はＦエバ３５の入口に冷凍室キャピラリチューブ４４と共に接続してある。このＦエバ３５の出口側はアキュムレータ４５を経て圧縮機３８に戻るように冷媒パイプ４２が接続してある。

この冷凍サイクルは、圧縮機３８にて圧縮された冷媒を凝縮器３９にて凝縮して液体にし、この液状態の冷媒を三方弁４１にてＲエバ１３、Ｆエバ３５に切り替えて交互に通過させることで、それぞれの蒸発器１３，３５で液体冷媒を気化させてその時の気化熱にて蒸発器１３，３５を低温状態に冷やす。そしてＲファン１４の回転にて冷蔵室冷気ダクト１２を循環する空気にこのＲエバ１３を通過させることで冷却し、冷蔵室冷気にして冷蔵室２内に吹き出させることで冷蔵室２内を冷却する。同様に、Ｆファン３６の回転にて冷凍室冷気ダクト３４を循環する空気にＦエバ３５を通過させることで冷却し、冷凍室３と製氷室４、小冷凍室５内に吹き出させることで各室を冷却する。

冷蔵室２の背壁の適切な場所に冷蔵室温度センサ（Ｒセンサ）５１が設置してあり、冷凍室３の背壁の適切な場所に冷凍室温度センサ（Ｆセンサ）５２が設置してある。冷蔵室ドア６には第１の外気温センサとして外気温センサＡ５３が設置してある。また、機械室３７内には圧縮機３８と、Ｃファン４０を駆動する回路基板５５とが設置されていて、この回路基板５５上に第２の外気温センサとして外気温センサＢ５６が他の回路要素と共に実装されている。そして、これらのセンサ類の信号を入力し、三方弁４１の切替動作、Ｒファン１４、Ｆファン３６、Ｃファン４０の動作、圧縮機３８の動作を制御する制御装置５７が冷蔵庫本体１の背部に設置してある。

制御装置５７の機能構成は図５に示してある。この制御装置５７は、Ｒセンサ５１、Ｆセンサ５２、外気温センサＡ５３、外気温センサＢ５６を外部入力信号とし、これらの入力信号から冷蔵庫の状態、外気温状態を判断し、それに応じて三方弁４１の切替動作、Ｒファン１４、Ｆファン３６、Ｃファン４０の動作、圧縮機３８の動作を制御する。

次に、上記構成の冷蔵庫の冷却動作について説明する。冷蔵室２側では、Ｒファン１４により冷蔵室冷気ダクト１２内に空気を循環させ、Ｒエバ１３を通過させて冷却して冷気６１にして冷蔵室２内に上部と上側部から吹き出させる。冷蔵室２内の冷気６１は、一部は冷蔵室冷気ダクト１２に吸い出され、残りはリターンダクト１６に吸い出され、再びＲエバ１３にて冷却され、冷蔵室２内に噴き出される。

冷凍室３、製氷室４、小冷凍室５側の冷却については、Ｆファン３６により冷凍室冷気ダクト３４内に空気を循環させ、Ｆエバ３５を通過させて冷却して冷気６４にして冷凍室３、製氷室４、小冷凍室５内に吹き出させる。冷凍室３内の冷気６４は、冷凍室冷気ダクト３４に吸い出させて循環される。

制御装置５７は、通常制御では、冷蔵室、冷凍室を交互冷却制御する。この交互冷却では、制御装置５７は、そのソフトウエア的構成により、冷蔵室２、冷凍室３及び製氷室４、小冷凍室５（以下、冷凍室３にて代表して説明する）について、設定温度に対して所定幅の温度帯を設定し、Ｒセンサ５１及びＦセンサ５２の検出温度に基づいて、冷蔵室２及び冷凍室３が共にその設定温度帯を維持するように三方弁４１の切替制御を行なう。冷凍室３の設定温度帯は、例えば、その上限値（ＯＮ温度と称する）を−１８℃とし、その下限値（ＯＦＦ温度と称する）を−２１℃とする。冷蔵室２の設定温度帯は、例えば、ＯＮ温度を５℃とし、そのＯＦＦ温度を２℃とする。この場合、三方弁４１の切替えは、冷蔵室冷却期間中に(i)次のＡかつＦの条件が成立し、あるいは(ii)次のＢの条件が成立したときには冷凍室冷却に移行する。また、冷凍室冷却期間中に(iii)次のＣかつＤの条件が成立し、あるいは(iv)次のＥの条件が成立したときに冷蔵室冷却に移行する。

（Ａ）冷蔵室冷却時間≧冷蔵室最低冷却時間（設定値：例えば２０分）
（Ｂ）冷蔵室冷却時間≧冷蔵室通常冷却時間（設定値：例えば６０分）
（Ｃ）冷蔵室温度＞ＯＮ温度
（Ｄ）冷凍室冷却時間≧冷凍室最低冷却時間（設定値：例えば４０分）
（Ｅ）冷凍室冷却時間≧冷凍室通常冷却時間（設定値：例えば１２０分）
（Ｆ）冷凍室温度＞ＯＮ温度
次に、図６のフローチャートを用いて、本実施の形態の冷蔵庫におけるＣファン４０の動作制御について説明する。冷蔵室ドア６に設置されている外気温センサＡ５３と、機械室３７内の回路基板５５に実装されている外気温センサＢ５６との双方の検出温度を制御装置５７に入力する。制御装置５７は、除霜モード中であればＣファン４０を停止させる（ステップＳ１，Ｓ６）。制御装置５７は、除霜モードでない場合でも、圧縮機３８が停止中であればＣファン４０を停止させる（ステップＳ２，Ｓ６）。

圧縮機３８を運転中であれば、２箇所の異なる場所に設置された外気温センサＡ５３、外気温センサＢ５６のうち、冷蔵室ドア６上の外気温センサＡ５３の検出温度を参照し、例えば、予め設定した１０℃以下であれば周囲温度は十分に低いと見なし、Ｃファン４０を停止させ、凝縮器３９を過冷却することを防止し、冷媒寝込みによる冷却不良を防止する（ステップＳ３，Ｓ６）。また、冷蔵室ドア６上の外気温センサＡ５３の検出温度が予め設定した１０℃よりも高い場合でも、機械室３７内の外気温センサＢ５６の検出温度が予め設定した温度、例えば２０℃以下であればやはり周囲温度は低いと見なし、Ｃファン４０を停止させ、凝縮器３９を過冷却することを防止し、冷媒寝込みによる冷却不良を防止する（ステップＳ４，Ｓ６）。

制御装置５７は、圧縮機３８が運転中であり、２つの外気温センサＡ，Ｂのうち機械室３７内の外気温センサＢ５６が２０℃以上であれば、凝縮器３９に冷媒寝込みによる冷却不良が発生する恐れはないので、外気温は高温であるとみなしてＣファン４０を通常の回転数にて回転させて凝縮器３９及び圧縮機３８を冷却する（ステップＳ５）。尚、通常の運転では、Ｃファン４０は圧縮機３８と同時に回転させる。その回転数は、圧縮機３８と同一ではない。例えば、圧縮機３８の回転数が８段階切替制御される場合に、Ｃファン４０はその回転数が４段階切替制御される。

以上のＣファン４０の制御により、本実施の形態の冷蔵庫によれば、通常の第１の外気温センサＡ５３と共に第２の外気温センサＢ５６の検出温度を参照してＣファン４０の回転数を制御するようにしたので、冷蔵庫設置場所の室内温度分布が上下にて異なるような環境下でも、機械室近傍の外気温を把握してＣファン４０を制御することができ、機械室部分が低温状態であるのに過剰放熱して冷媒寝込みによる冷却不良を起こすことを防止できる。

さらに、本実施の形態の冷蔵庫では、第２の外気温センサＢ５６を機械室３７内の回路基板５５上に実装しているので、第２の外気温センサを別途に機械室に取り付ける必要がなく、コストアップを低く抑えることができる。

加えて、本実施の形態の冷蔵庫では、Ｃファン４０の制御を適切に行うことができるので、従来よりも放熱量を増加させることが可能であり、放熱パイプを冷蔵庫キャビネット内に配管する等にて凝縮器を拡大し放熱量を増加させ、それ故に冷媒寝込みによる冷却不良を起こしやすい冷蔵庫に適用することができ、省エネ性の高い冷蔵庫が実現できる。

［第２の実施の形態］本発明の第２の実施の形態の冷蔵庫について説明する。第２の実施の形態の冷蔵庫は、第1、第２の外気温センサの温度情報に基づき、図６のフローチャートにおけるステップＳ６にてＣファン４０を停止させるのではなく、Ｃファン４０を通常よりも低速回転に制御することを特徴とする。その他の構成はすべて、第１の実施の形態と共通である。

すなわち、図７のフローチャートに示すように、除霜モード中、圧縮機３８の停止中はＣファン４０を停止する（ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ６）。また、外気温センサＡ５３が１０℃よりも低温度であればＣファン４０を停止させる（ステップＳ３，Ｓ６）。しかしながら、外気温センサＡ５３が１０℃以上であれば、外気温センサＢ５６の検出温度が２０℃以下ならばＣファン４０を通常回転数よりも低速回転にする（ステップＳ７）。そして、外気温センサＢ５６が２０℃以上であればＣファン４０を通常回転数にて運転する（ステップＳ５）。

尚、Ｃファン４０は通常運転では、圧縮機３８と同時に運転され、圧縮機３８が８段階速度切替する場合、Ｃファン４０は４段階速度切替とし、圧縮機３８の２段階ずつの切替に対して１段階ずつ速度を切替る制御をしている。そして、上記の低速回転とは、通常の回転数よりも１段階低速側に速度を落として回転させることを意味している。

本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の作用、効果を奏する上に、きめの細かい制御が可能となる利点がある。

１ 冷蔵庫本体
２ 冷蔵室
３ 冷凍室
６ 冷蔵室ドア
７ 冷凍室ドア
１３ 冷蔵室冷却用蒸発器（Ｒエバ）
１４ 冷蔵室冷却用ファン（Ｒファン）
３５ 冷凍室冷却用蒸発器（Ｆエバ）
３６ 冷凍室冷却用ファン（Ｆファン）
３７ 機械室
３８ 圧縮機
３９ 凝縮器
４０ 冷却ファン
５１ 冷蔵室温度センサ（Ｒセンサ）
５２ 冷凍室温度センサ（Ｆセンサ）
５３ 外気温センサＡ（第１の外気温センサ）
５５ 制御基板
５６ 外気温センサＢ（第２の外気温センサ）
５７ 制御装置

Claims (4)

1. 冷蔵庫の機械室に設置された、冷媒を圧縮する圧縮機及び前記圧縮機にて加圧された冷媒を凝縮する凝縮器と、
   前記圧縮機の回転に連動し前記凝縮器に外気を吹き付けて放熱させるための冷却ファンと、
   前記圧縮機と冷却ファンとを制御する制御装置と、
   当該冷蔵庫の外周囲の温度を検出する第１の外気温センサと、
   前記凝縮器の近傍の外気温度を検出する第２の外気温センサとを備え、
   前記制御装置は、前記第１の外気温センサの検出温度が、予め設定した第１の温度以下のときには周囲温度は十分に低いと見なして冷却ファンを停止させ、前記第１の外気温センサの検出温度が前記第1の温度よりも高い場合であっても、前記第２の外気温センサの検出温度が予め設定した前記第１の温度よりも高い第２の温度以下のときには周囲温度は低いと見なして冷却ファンを停止させる制御を行うことを特徴とする冷蔵庫。
2. 前記第２の外気温センサは、前記冷却ファンに対する配線基板上に実装されていることを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
3. 前記第１の外気温センサは、前記冷蔵庫の前扉に設置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の冷蔵庫。
4. 冷蔵庫キャビネットの側面に放熱パイプを配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の冷蔵庫。

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