JP5491798B2 - 冷蔵庫 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍室、冷蔵室を冷却するために共通の１台の蒸発器だけを備える１エバ冷凍冷蔵庫若しくは冷凍室冷却用、冷蔵室冷却用にそれぞれ蒸発器を備える２エバ冷凍冷蔵庫であって、冷凍室冷却用蒸発器にて冷凍室を強めに冷却（プリクール）してから冷凍室冷却用蒸発器の除霜運転を開始する機能を備えた冷蔵庫に関する。

従来、除霜開始前に冷凍室の目標温度設定値を通常より低く再設定することによって冷凍室を冷やし込んでから除霜ヒータに通電して除霜を開始することで、除霜運転中の冷凍室の温度上昇を抑えるプリクール運転制御が知られている（例えば、特開２０００−８８４４０号公報―特許文献１、特開平１１−３０４３４４号公報―特許文献２）。

この従来のプリクール運転では、冷凍室を通常の冷凍運転時よりも強く冷やし込むために、動作温度を低く再設定することで目標温度設定値とセンサ検出温度との差が大きくなる。目標温度設定値とセンサ検出温度との差に応じてコンプレッサの運転周波数を可変制御する冷蔵庫では、このようにプリクール運転時に目標温度設定値とセンサ検出温度との差が大きくなると、コンプレッサ運転周波数が上昇し、結果的に電力入力が上昇し、電力消費が増加する問題点があった。

特開２０００−８８４４０号公報 特開平１１−３０４３４４号公報

本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、プリクール運転を実施しながらもコンプレッサの運転周波数の上昇を抑えることで電力入力の上昇を抑え、省エネが実現できる冷蔵庫を提供することを目的とする。

本発明の別の特徴は、冷凍室冷却用蒸発器の除霜を行う除霜ヒータと、冷凍室温度を検出する冷凍室温度センサと、冷蔵室温度を検出する冷蔵室温度センサと、冷媒をコンデンサ、三方弁、前記三方弁の一方に接続された冷凍側キャピラリチューブと冷凍室冷却用蒸発器、前記三方弁の他方に接続された冷蔵側キャピラリチューブと冷蔵室冷却用蒸発器を経てコンプレッサに戻し、循環させる冷凍サイクルと、前記除霜ヒータのオン／オフ制御により前記冷凍室冷却用蒸発器を除霜し、冷凍室目標温度と前記冷凍室温度センサの検出する冷凍室検出温度との温度差を計算し、前記温度差の大きさに応じて前記コンプレッサの運転周波数を可変制御し、前記冷凍室検出温度が所定の冷凍運転開始温度設定値まで上昇した時に冷凍室冷却運転を開始し、所定の冷凍運転終了温度設定値まで低下した時に冷凍室冷却運転を停止し、又は、所定の最低冷凍継続運転時間に到達し、かつ、冷凍室冷却運転中に冷蔵室冷却運転開始条件が成立した時、若しくは、冷凍室温度が前記所定の冷凍運転終了温度設定値まで低下しない状態で冷凍室冷却運転が所定の最大冷凍継続運転時間に到達した時に前記冷凍室冷却運転を停止して冷蔵室冷却運転に移行し、前記冷蔵室温度センサの検出する冷蔵室検出温度が所定の冷蔵運転開始温度設定値まで上昇した時に冷蔵室冷却運転を開始し、所定の冷蔵運転終了温度設定値まで低下した時に冷蔵室冷却運転を停止し、又は、所定の最小継続冷蔵運転時間に到達した時、若しくは、冷蔵室温度が前記所定の冷蔵運転終了温度設定値まで低下しない状態で冷蔵室冷却運転が所定の最大冷蔵運転時間に到達した時に前記冷蔵室冷却運転を停止して冷凍室冷却運転に移行する制御をする制御装置とを備え、前記制御装置は、前記除霜ヒータによる除霜開始前に、前記冷凍運転終了温度設定値を所定幅だけ低めて再設定し、前記冷蔵運転開始温度設定値及び冷蔵運転終了温度設定値を所定幅だけ高めて再設定してプリクール運転を開始し、前記再設定した冷凍運転終了温度設定値に到達した時に冷凍室冷却運転を停止し、前記除霜ヒータによる前記冷凍室冷却用蒸発器の除霜を開始させる制御をする冷蔵庫である。

本発明の冷蔵庫によれば、除霜運転の前に、冷凍運転終了温度設定値を所定幅だけ低めて再設定して冷凍室冷却運転を開始し、再設定した冷凍運転終了温度設定値に到達し時に冷凍室冷却運転を停止し、除霜運転を開始するプリクール運転を行うので、プリクール運転時に冷凍室目標温度設定値よりも低い冷凍運転終了温度再設定値に近い温度にて冷凍運転を継続することができ、冷凍室冷却運転の動作温度を低めに再設定する従来技術のように、目標温度設定値とセンサ検出温度との差が大きくなることでコンプレッサの運転周波数が上昇し、結果的に電力入力が上昇して電力消費が増加するということがなく、プリクール運転による消費電力上昇を抑制することができ、ひいては冷蔵庫の省エネを図ることができる。

本発明の第１〜４の実施の形態に共通する冷蔵庫の断面図。 本発明の第１〜４の実施の形態に共通する冷蔵庫の冷凍サイクルのブロック図。 本発明の第１〜４の実施の形態に共通する冷蔵庫の制御装置のブロック図。 本発明の第１の実施の形態の冷蔵庫における制御装置によるプリクール運転制御のフローチャート。 上記第１の実施の形態の冷蔵庫における制御装置によるプリクール運転動作のタイミングチャート。 本発明の第２の実施の形態の冷蔵庫における制御装置によるプリクール運転制御のフローチャート。 上記第２の実施の形態の冷蔵庫における制御装置によるプリクール運転動作のタイミングチャート。 本発明の第３の実施の形態の冷蔵庫における制御装置によるプリクール運転制御のフローチャート。 上記第３の実施の形態の冷蔵庫における制御装置によるプリクール運転動作のタイミングチャート。 本発明の第４の実施の形態の冷蔵庫における制御装置によるプリクール運転制御のフローチャート。 上記第４の実施の形態の冷蔵庫における制御装置によるプリクール運転動作のタイミングチャート。 本発明の第５の実施の形態の冷蔵庫の断面図。 上記第５の実施の形態の冷蔵庫の冷凍サイクルのブロック図。 上記第５の実施の形態の冷蔵庫の制御装置のブロック図。 上記第５の実施の形態の冷蔵庫における制御装置によるプリクール運転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５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。図１に示すように、本実施の形態の冷蔵庫１は冷凍室用と冷蔵室用との２つの蒸発器２，３を備えた２エバ冷凍冷蔵庫であり、冷凍室冷却用蒸発器（Ｆ蒸発器）２にて冷凍室４、製氷室５を冷却し、冷蔵室冷却蒸発器（Ｒ蒸発器）３にて冷蔵室６を冷却する構成である。冷蔵室６内には野菜室７も設けられている。Ｆ蒸発器２には、通電することによって発熱し、Ｆ蒸発器２に発生した霜を溶かす除霜ヒータ８が設けられている。除霜ヒータ８と共に、Ｆ蒸発器２の除霜時の温度監視のためにＦ蒸発器温度センサ（ＦＤセンサ）３０がＦ蒸発器２に配設されている。

冷凍室冷却用蒸発器２には、これによって冷却された冷気を冷凍室４、製氷室５内に循環させるための冷凍冷気循環用冷却ファン（Ｆファン）１０が備えられている。また冷蔵室冷却用蒸発器３には、これによって冷却された冷気を冷蔵室６内に循環させる冷蔵冷気循環用冷却ファン（Ｒファン）９が備えられている。

冷凍室４内の温度は、冷凍室４に設けられた冷凍室センサ（Ｆセンサ）１３により検出される。冷蔵室６内の温度は、冷蔵室６の壁面に設けられた冷蔵室センサ(Ｒセンサ）１４により検出される。これら検出された温度は制御部１００に送信されて冷蔵庫１の温度制御に利用される。

冷蔵庫１の底部の後部には機械室１８が形成されており、その内部には、コンプレッサ１９が配設されている。尚、コンデンサ、キャピラリチューブ、三方弁、冷媒配管等の機械類が冷蔵庫１の機械室１８内や他の場所に配置されているが、図１には図示していない。

図２には本実施の形態の冷蔵庫１における冷凍サイクル２０を示している。コンプレッサ１９、コンデンサ２１、三方弁２２、この三方弁２２の一方の出口に接続されている冷凍側キャピラリチューブ２３、Ｆ蒸発器２、三方弁２２の他方の出口に接続されている冷蔵側キャピラリチューブ２４、Ｒ蒸発器３が順次接続されて冷凍サイクル２０が構成されている。Ｆ蒸発器２で冷却された冷凍冷気は冷凍冷気循環用冷却ファン（Ｆファン）１０にて冷凍室４、製氷室５内を循環させる。Ｒ蒸発器３で冷却された冷蔵冷気は冷蔵冷気循環用冷却ファン（Ｒファン）９にて冷蔵室６内を循環させる。

この構成により、三方弁２２により冷凍側キャピラリチューブ２３、Ｆ蒸発器２を経由する冷凍室冷却（Ｆ冷却）運転と、冷蔵側キャピラリチューブ２４、Ｒ蒸発器３を経由する冷蔵室冷却（Ｒ冷却）運転とに冷媒流路を切り替え、後述する制御により冷凍室冷却系統と冷蔵室冷却系統との２つの冷却系統を交互に冷却する。

制御部１００による冷凍・冷蔵交互冷却の制御は、次による。図３に示した制御部１００はマイクロコンピュータに組み込んだソフトウェアプログラムにより必要な諸機能を処理する。制御部１００は、本実施の形態の冷蔵庫１の制御に関連する制御に必要な入力として、冷凍室温度センサ（Ｆセンサ）１３、冷蔵室温度センサ(Ｒセンサ)１４、Ｆ蒸発器温度センサ（ＦＤセンサ）３０からの温度検出信号、コンプレッサ回転数センサ３１からの回転数検出信号を入力する。制御部１００は庫内冷却のために必要な制御としてコンプレッサ１９の回転数をＰＩＤ制御するコンプレッサ制御、三方弁２２の切替制御、冷凍室冷気循環用ファン（Ｆファン）１０、冷蔵室冷気循環用ファン（Ｒファン）９、除霜ヒータ８のオン／オフ制御を行う。時間計測のためにタイマ３２も備えている。

上記構成の本実施の形態の冷蔵庫１による冷却制御及びプリクール運転制御について、図４のフローチャート、図５のタイミングチャートを用いて説明する。

［通常運転］
図５のタイミングチャートにおけるタイミングｔ１〜ｔ４の期間に示す通常運転モードでは、制御部１００は、冷蔵室冷却（Ｒ冷却）運転と冷凍室冷却（Ｆ冷却）運転を交互に切り替えて行う（ステップＳ１）。

この交互冷却では、制御部１００は、そのソフトウエア的構成により、冷凍室４、冷蔵室６について、目標設定温度ＦＴｔａｒ，ＲＴｔａｒに対して所定幅の温度帯を設定し、Ｆセンサ１３及びＲセンサ１４の検出温度に基づいて、冷凍室４及び冷蔵室６が共にその設定温度帯を維持するように三方弁２２の切替制御を行なう。冷凍室４の設定温度帯は、例えば、その上限値Ｆ−ＯＮ温度を−１８℃とし、その下限値Ｆ−ＯＦＦ温度を−２１℃とする。冷蔵室６の設定温度帯は、例えば、温度Ｒ−ＯＮ温度を５℃とし、Ｒ−ＯＦＦ温度を２℃とする。この場合、三方弁２２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Ｆ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Ｒ冷却に移行する。

（Ａ）冷蔵室冷却時間（タイマー３２による測定時間）≧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＞Ｒ−ＯＮ温度
（Ｄ）冷凍室冷却時間（タイマー３２による測定時間）≧冷凍室最低冷却時間（設定値：例えば３０分）
（Ｅ）冷凍室冷却時間≧冷凍室通常冷却時間（設定値：例えば６０分）
（Ｆ）冷凍室温度＞Ｆ−ＯＮ温度
制御部１００は上記の交互冷却運転制御中、Ｆ冷却中にはＦセンサ１３の検出温度とＦ冷却目標設定値ＦＴｔａｒとの差を監視し、その差の大小に応じてコンプレッサ１９の回転数をＰＩＤ制御する。コンプレッサ１９の回転数はコンプレッサ回転数センサ３１から取り込み、通常は２０Ｈｚ、温度差が拡大すれば３０Ｈｚに上げてコンプレッサ１９を運転する。また、Ｆセンサ温度が目標設定値ＦＴｔａｒよりも下がり、Ｆ−ＯＦＦ温度に近づけば１０Ｈｚまで低下させ、Ｆ−ＯＦＦ温度に到達すればコンプレッサ１９を停止させる。Ｒ冷却中も上のＦ冷却制御と同様である。

制御部１００は、この通常の交互冷却運転制御において、前回の除霜終了時点からのＦ冷却期間の積算を行っており、Ｆ冷却積算時間が一定値（例えば１０時間）に到達し、かつ、Ｆ冷却運転中であれば、除霜モードに移行する前のプリクール運転に移行する（ステップＳ２〜Ｓ４）。

［プリクール運転］
プリクール運転に入る時、図５のタイミングｔ４に示すように、Ｆ冷却の目標設定温度ＦＴｔａｒは動かさず、Ｆ冷却停止温度Ｆ−ＯＦＦを所定幅だけ低温側にシフトさせ、例えば、Ｆ−ＯＦＦ＝−２５℃とし、Ｆ冷却運転を継続する（ステップＳ４）。このようにして目標設定温度ＦＴｔａｒは変更せずに、Ｆ−ＯＦＦ温度を低下させてＦ冷却運転を行うことで、コンプレッサ１９の回転数を通常のＦ冷却運転時よりも上げることなくプリクール運転ができ、コンプレッサ１９の回転数を上昇させることによるエネルギ消費の増加を抑制する。

プリクール運転に入れば、コンプレッサ１９の回転数のＰＩＤ制御を継続する。そして、通常の交互冷却運転時のＦ冷却では、コンプレッサ回転数計算値がコンプレッサ停止とする低Ｈｚ、例えば１０Ｈｚに到達しない場合には、通常のＦ冷却運転をＦ−ＯＦＦ温度になるまで継続する（ステップＳ５，Ｓ６，Ｓ８）。

他方、プリクール運転に入り、通常の交互冷却運転時のＦ冷却では、コンプレッサ回転数計算値がコンプレッサ停止とする低Ｈｚ、例えば１０Ｈｚに到達してもコンプレッサ停止はせず、最低回転数１０ＨｚにてＦ−ＯＦＦ温度になるまでＦ冷却を継続する（ステップＳ５，Ｓ７，Ｓ８）。

冷凍室温度が変更したＦ−ＯＦＦ温度まで低下すれば除霜モードに入り（ステップＳ９）、コンプレッサ１９を停止させ、除霜ヒータ８をオンし、ＦＤセンサ３０が検出するＦ蒸発器温度が除霜終了温度、例えば、５℃に到達するまで除霜運転を継続する（ステップＳ１０、図５のタイミングｔＯＮ）。そして、除霜モードが終了すれば、通常の交互冷却運転制御を再開する（ステップＳ１）。

プリクール運転に入り、Ｆセンサ１３の検出する冷凍室温度がＦ−ＯＦＦ温度に到達するまではＦ冷却運転を継続する（ステップＳ８でＮＯに分岐）。そして、Ｆ冷却の継続時間が最大運転継続時間、例えば１時間に到達すればＲ冷却に移行する（ステップＳ１１，Ｓ１５）。また、プリクール運転中、Ｒセンサ１４がＲ−ＯＮ温度を検出していても、Ｆ冷却最低運転継続時間、例えば３０分を経過するまではＦ冷却を継続し、Ｒセンサ１４がＲ−ＯＮ温度を検出し、かつ、Ｆ冷却最低運転継続時間、例えば３０分を経過しているならば、Ｒ冷却に移行する（ステップＳ１２，Ｓ１５）。

ステップＳ８でＮＯ、ステップＳ１１でもＮＯ、ステップＳ１２でもＮＯであれば、プリクール運転が継続されることになるが、このプリクール運転がコンプレッサ１９を低Ｈｚの回転数で継続運転している場合には、積算時間が所定時間、例えば２０分に到達すれば除霜モードに移行する（ステップＳ１３，Ｓ９）。他方、低Ｈｚ運転の積算時間が所定時間に到達していなければプリクール運転を継続する（ステップＳ１３，Ｓ８）。このように、コンプレッサ停止要求となった場合でも、冷凍室温度がＦ−ＯＦＦ温度まで低下していない時には冷凍室４の冷却を一定時間継続することで冷凍・冷蔵運転モードの切替によるロスを低減することができる。

ステップＳ１５にて、プリクール運転中にＲ冷却に移行した場合、Ｒセンサ１４による冷蔵室温度がＲ−ＯＦＦ温度に到達せず（ステップＳ１６でＮＯ）、Ｒ冷却運転が最大運転継続時間、例えば４０分に到達せず（ステップＳ１７でＮＯ）、かつ、Ｒ冷却運転の最低運転継続時間、例えば２０分に到達せず、若しくは、到達してもＦセンサ１３の検出する冷凍室温度がＦ−ＯＮに上昇しないならば、ステップＳ１８でもＮＯに分岐し、Ｒ冷却運転を継続する（ステップＳ１６〜Ｓ１８，Ｓ１５）。

一方、ステップＳ１５にて、プリクール運転中にＲ冷却に移行した場合、Ｒセンサ１４による冷蔵室温度がＲ−ＯＦＦ温度に到達すれば、ステップＳ１６でＹＥＳに分岐して、プリクールのＦ冷却運転に復帰する（ステップＳ１６，Ｓ１９，Ｓ５）。また、Ｒセンサ１４による冷蔵室温度がＲ−ＯＦＦ温度に到達していなくても、Ｒ冷却運転が最大運転継続時間に到達すれば、ステップＳ１７でＹＥＳに分岐してプリクールのＦ冷却運転に復帰する（ステップＳ１７，Ｓ１９，Ｓ５）。さらに、Ｒセンサ１４による冷蔵室温度がＲ−ＯＦＦ温度に到達しておらず（ステップＳ１６でＮＯ）、また、Ｒ冷却運転が最大運転継続時間に到達していなくても（ステップＳ１７でＮＯ）、Ｒ冷却運転の最低運転継続時間に到達し、かつ、Ｆセンサ１３の検出する冷凍室温度がＦ−ＯＮ温度にまで上昇すれば、ステップＳ１８でＹＥＳに分岐してプリクールのＦ冷却に復帰する（ステップＳ１９，Ｓ５）。

こうして、本実施の形態の冷蔵庫１によれば、プリクール運転において動作温度目標値ＦＴｔａｒを変更するのではなく、Ｆ冷却終了温度Ｆ−ＯＦＦ温度を通常のＦ冷却運転時よりも所定幅だけ低く再設定し、Ｆ冷却運転を行うようにしたので、通常のＦ冷却運転時よりもコンプレッサ１９の回転数を上げることなくプリクール運転することができ、結果として、プリクール運転時に冷凍室４を従来よりも低い温度まで冷やし込んでから除霜モードに移行することができ、消費電力を低減することができるメリットがある。

また、本実施の形態の冷蔵庫１によれば、プリクール運転時にＰＩＤ計算にてコンプレッサ１９を停止させる回転数計算値になった場合でも、冷凍室４がＦ−ＯＦＦ温度になるまで基底の低Ｈｚにて回転を継続させるようにしたので、冷凍室４の温度上昇を低減でき、省エネ効果が図れる。加えて、この場合に、冷凍室４がＦ−ＯＦＦ温度にならなくても、基底の低Ｈｚにて継続して所定時間の間、例えば２０分間が経過するまではコンプレッサ１９を継続的に回転させてＦ冷却を継続するようにしたので、プリクール運転時にサイクル切替によるエネルギロスを低減することができる。

尚、上記第１の実施の形態では、プリクール運転時にコンプレッサ回転数計算値が基底値まで低下しても基底回転数にてＦ冷却運転を例えば２０分間は継続し、コンプレッサ１９を停止させない制御を行うことにした（ステップＳ５，Ｓ７，Ｓ１３）。しかしながら、これに限定されることはなく、通常のＦ冷却運転制御と同じく、プリクール運転時にコンプレッサ回転数計算値が基底値まで低下すればコンプレッサ１９を停止させる通常の冷凍室冷却制御を採用することもできる。そして後者のプリクール運転によれば、制御演算プログラムを簡素にすることができる。

［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、図６、図７を用いて説明する。第２の実施の形態の冷蔵庫１は、機械的な構成は第１の実施の形態と同様に図１〜図３に示したものであるが、プリクール運転時の制御に第１の実施の形態とは異なった特徴を有している。

本実施の形態においては、制御部１００は図６のフローチャート、図７のタイミングチャートに示すプリクール運転制御を行う。図６のフローチャートにおいて、ステップＳ２１〜Ｓ２３の通常の冷凍、冷蔵交互冷却運転からプリクール運転に入るまでの制御は、図４に示した第１の実施の形態の交互冷却運転からプリクール運転移行までのステップＳ１〜Ｓ３の制御と同様である。そして、Ｆ冷却中にＦ冷却積算時間が最大１０時間に到達すると、プリクール運転を開始する（ステップＳ２４）。

本実施の形態では、このプリクール運転に移行するステップＳ２４、タイミングｔ１４において、Ｆ冷却目標温度ＦＴｔａｒは変更せずに、Ｆ冷却停止の下限温度Ｆ−ＯＦＦ温度を第１の実施の形態と同様に所定値だけ低温側にシフトさせる。同時に、冷蔵室冷却Ｒ冷却の動作目標温度設定値ＲＴｔａｒと冷却開始温度Ｒ−ＯＮ温度、停止温度Ｒ−ＯＦＦ温度を所定値だけ高温側にシフトさせてＲ冷却への移行頻度を低減させ、結果的にＦ冷却時間が長くなる態勢にする。

上の条件設定の変更の後のプリクール運転制御ステップＳ２５〜Ｓ３９は、図４のフローチャート、図５のタイミングチャートに示した第１の実施の形態のプリクール運転制御と同様である。

このように第２の実施の形態の冷蔵庫１では、第１の実施の形態の特徴に加えて、プリクール移行時にＲ冷却の目標温度ＲＴｔａｒを高温側にシフトさせることによってＲ冷却への移行頻度を低減させ、結果的に通常よりも効果的にＦ冷却することができ、冷凍室温度をより早くプリクールＦ−ＯＦＦ温度にまで低下させることができ、省エネ効果が図れる。

［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態の冷蔵庫について、図８、図９を用いて説明する。第３の実施の形態の冷蔵庫１は、機械的な構成は第１の実施の形態と同様に図１〜図３に示したものであるが、プリクール運転時の制御に第１、第２の実施の形態とは異なった特徴を有している。

本実施の形態においては、制御部１００は図８のフローチャート、図９のタイミングチャートに示すプリクール運転制御を行う。図８のフローチャートにおいて、ステップＳ４１〜Ｓ４３の通常の冷凍、冷蔵交互冷却運転からプリクール運転に入るまでの制御は、図４に示した第１の実施の形態の交互冷却運転からプリクール運転移行までのステップＳ１〜Ｓ３の制御と同様である。そして、Ｆ冷却中にＦ冷却積算時間が最大１０時間に到達すると、プリクール運転を開始する（ステップＳ４４）。

本実施の形態では、このプリクール運転に移行するステップＳ４４、タイミングｔ２４において、Ｆ冷却目標温度ＦＴｔａｒは変更せずに、Ｆ冷却停止の下限温度Ｆ−ＯＦＦ温度を第１の実施の形態と同様に所定値だけ低温側にシフトさせる。同時に、Ｆ冷却最大運転継続時間（Ｆ冷却ｍａｘ時間）を通常のＦ冷却運転時よりも一定時間だけ、例えば、通常のＦ冷却最大運転継続時間が１時間であるところを１時間３０分に延長する。すなわち、通常のＦ冷却運転時にはタイミングｔ２５にてＦ冷却終了としていたところを、プリクール運転時にはタイミングｔ２６（＝ｔＯＮ）までＦ冷却最大運転継続時間（Ｆ冷却ｍａｘ時間）を延長する。

上の条件設定の変更の後のプリクール運転制御ステップＳ４５〜Ｓ５９は、図４のフローチャート、図５のタイミングチャートに示した第１の実施の形態のプリクール運転制御と同様である。

このように第３の実施の形態の冷蔵庫１では、第１の実施の形態の特徴に加えて、プリクール移行時にＦ冷却最大運転継続時間（Ｆ冷却ｍａｘ時間）を通常のＦ冷却運転時よりも一定時間だけ延長することにより、冷蔵室温度が低くてＲ冷却への移行が発生しにくい状態ではプリクール運転時のＦ冷却をより長く継続することができ、結果的に冷凍室温度をより早くプリクール終了温度Ｆ−ＯＦＦ温度にまで低下させることができ、省エネ効果が図れる。

尚、第３の実施の形態において、Ｆ冷却最大運転継続時間（Ｆ冷却ｍａｘ時間）の延長と同時に、次の第４の実施の形態のようにＦ冷却最低運転継続時間（Ｆ冷却ｍｉｎ時間）も延長することが可能である。

［第４の実施の形態］
本発明の第４の実施の形態の冷蔵庫について、図１０、図１１を用いて説明する。第４の実施の形態の冷蔵庫１は、機械的な構成は第１の実施の形態と同様に図１〜図３に示したものであるが、プリクール運転時の制御に第１〜第３の実施の形態とは異なった特徴を有している。

本実施の形態においては、制御部１００は図１０のフローチャート、図１１のタイミングチャートに示すプリクール運転制御を行う。

図１０のフローチャートにおいて、ステップＳ６１〜Ｓ６３の通常の冷凍、冷蔵交互冷却運転からプリクール運転に入るまでの制御は、図４に示した第１の実施の形態の交互冷却運転からプリクール運転移行までのステップＳ１〜Ｓ３の制御と同様である。そして、Ｆ冷却中にＦ冷却積算時間が最大１０時間に到達すると、プリクール運転を開始する（ステップＳ６４）。

本実施の形態では、このプリクール運転に移行するステップＳ６４、タイミングｔ３４において、Ｆ冷却目標温度ＦＴｔａｒは変更せずに、Ｆ冷却停止の下限温度Ｆ−ＯＦＦ温度を第１の実施の形態と同様に所定値だけ低温側にシフトさせる。同時に、Ｆ冷却最低継続時間（Ｆ冷却ｍｉｎ時間）を通常のＦ冷却運転時よりも一定時間だけ、例えば、通常のＦ冷却最低継続時間が３０分であるところを５０分までΔＴ＝２０分だけ延長する。すなわち、通常のＦ冷却運転時にはタイミングｔ３５にてＦ冷却ｍｉｎ時間が終了し、タイミングｔ３６にてＦ冷却からＲ冷却に移行としていた。ところが、本実施の形態では、プリクール運転時にはΔＴだけＦ冷却最低継続時間を延長することにより、ΔＴの期間内のタイミングｔ３７（＝ｔＯＮ）にＦ冷却下限温度Ｆ−ＯＦＦ温度に到達して除霜運転に移行する。こうして、本実施の形態では、除霜開始前に冷凍室４を十分に冷却しておいてから除霜ヒータ８をオンし、除霜運転中に冷凍室４の温度上昇が小さくなるようにする。

上の条件設定の変更の後のプリクール運転制御ステップＳ６５〜Ｓ７９は、図４のフローチャート、図５のタイミングチャートに示した第１の実施の形態のプリクール運転制御と同様である。

このように第４の実施の形態の冷蔵庫１では、第１の実施の形態の特徴に加えて、プリクール移行時にＦ冷却最低継続時間（Ｆ冷却ｍｉｎ時間）を通常のＦ冷却運転時のものよりも一定時間ΔＴだけ延長することにより、結果的に冷凍室温度をより早くプリクール終了温度Ｆ−ＯＦＦ温度にまで低下させることができ、省エネ効果が図れる。尚、第４の実施の形態においては、第３の実施の形態のように、Ｆ冷却最大継続時間（Ｆ冷却ｍａｘ時間）の延長と最低継続時間（Ｆ冷却ｍｉｎ時間）の延長とを同時にすることもできる。

［第５の実施の形態］
本発明の第５の実施の形態の冷蔵庫１Ａについて、図１２〜図１５を用いて説明する。図１２の構造図に示すように、第５の実施の形態の冷蔵庫１Ａは、１台の蒸発器（エバポレータ）にて冷蔵室、冷凍室を冷却する構造である。すなわち、本実施の形態の冷蔵庫１Ａには、約−２０℃に冷却される冷凍室５２が形成されており、冷凍室５２の上方に野菜室５３が形成され、さらにその上部には冷蔵室５４が形成されている。冷凍室５２から野菜室５３にかけての背面部には隔壁板５９が配設されており、この隔壁板５９の裏側に蒸発器６１やファン（図示せず）が配設されている。また、この隔壁板５９の裏側には、蒸発器６１を通過して約−２０℃の氷点下の低温に冷やされた冷凍冷気を冷凍室５２に導き入れる低温冷気ダクト部６３を形成するように断熱材６４が配設されている。さらに、この低温冷気ダクト部６３の上部には、この低温冷気ダクト部６３に下端開口６５が連通し、そこから冷蔵室５４の背部を上方に上るように冷蔵冷気ダクト部６６が形成してある。そして、低温冷気ダクト部６３と冷蔵冷気ダクト部６６との接続箇所に、後述するモータ駆動ダンパー６７が設置してある。蒸発器６１には除霜ヒータ６９が設置してあり、蒸発器６１に着霜が発生した時に融解させる働きをする。また、蒸発器６１には除霜の完了を監視するために温度センサ（ＦＤセンサ）７０が設置されている。機械室にはコンプレッサ７１が設置されている。

冷気生成部６０からの氷点下の低温の冷気は低温冷気ダクト部６３を通って冷凍室５２に供給されると共に、冷蔵室温度が上昇した時にはモータ駆動ダンパー６７および冷蔵冷気ダクト部６６を経て冷蔵室５４に供給され冷蔵室５４を冷却する。

図１３には本実施の形態の冷蔵庫１Ａにおける冷凍サイクル２２０を示している。コンプレッサ７１、コンデンサ７２、キャピラリチューブ７３、蒸発器６１が順次接続されて冷凍サイクル２２０が構成されている。蒸発器６１で冷却された冷気は冷凍冷気循環用の冷却ファン（図１４におけるＦファン２１０）にて冷凍室５２内を循環させる。また蒸発器６１で冷却された冷気は、ダンパー６７が開放されている時に、冷蔵冷気循環用の冷却ファン（図１４におけるＲファン２０９）にて冷蔵室５４内を循環させる。

制御部２００による制御は、次による。図１４は、制御系統のブロック図を示している。制御部２００はマイクロコンピュータに組み込んだソフトウェアプログラムにより必要な諸機能を処理する。制御部２００は、本実施の形態の冷蔵庫１Ａに関連する制御に必要な入力として、冷凍室温度センサ（Ｆセンサ）２１３、冷蔵室温度センサ(Ｒセンサ)２１４、Ｆ蒸発器温度センサ（ＦＤセンサ）７０からの温度検出信号、コンプレッサ回転数センサ２３１からの回転数検出信号を入力する。制御部２００は庫内冷却のために必要な制御としてコンプレッサ７１の回転数をＰＩＤ制御するコンプレッサ制御、冷凍室冷気循環用ファン（Ｆファン）２１０、冷蔵室冷気循環用ファン（Ｒファン）２０９、除霜ヒータ２０８のオン／オフ制御、ダンパー２１０の駆動制御を行う。時間計測のためにタイマ２３２も備えている。

上記構成の本実施の形態の冷蔵庫１Ａによる冷却制御及びプリクール運転制御について、図１５のフローチャートを用いて説明する。

［通常運転］
通常運転モードでは、制御部２００は、Ｆセンサ２１３、Ｒセンサ２１４の検出温度を監視し、Ｆセンサ２１３の検出温度が冷凍室冷却開始温度Ｆ−ＯＮを上回るとコンプレッサ７１を起動し、Ｆファン２１０を回転させて冷凍室冷却を行う。そして、Ｆセンサ２１３の検出温度が冷凍室冷却終了温度Ｆ−ＯＦＦ温度を下回るとコンプレッサ７１を停止させ、Ｆファン２１０を停止させる。また、Ｒセンサ２１４の検出温度が冷蔵室冷却開始温度Ｒ−ＯＮを上回るとコンプレッサ７１を起動し、ダンパー６７を開き、Ｒファン２０９を回転させて冷蔵室冷却を行う。

この冷却では、制御部２００は、そのソフトウエア的構成により、第１の実施の形態の場合と同様に、冷凍室５２について目標設定温度ＦＴｔａｒに対して所定幅の温度帯を設定し、Ｆセンサ２１３の検出温度に基づいて冷凍室５２がその設定温度帯を維持するようにコンプレッサ７１をＰＩＤ制御する。冷凍室５２の設定温度帯は、例えば、その上限値Ｆ−ＯＮ温度を−１８℃とし、その下限値Ｆ−ＯＦＦ温度を−２１℃とする。

制御部２００は上記の制御中、Ｆセンサ２１３の検出温度とＦ冷却目標設定値ＦＴｔａｒとの差を監視し、その差の大小に応じてコンプレッサ７１の回転数をＰＩＤフィードバック制御する。コンプレッサ７１の回転数はコンプレッサ回転数センサ２３１から取り込み、例えば、通常は２０Ｈｚ、温度差が拡大すれば３０Ｈｚに上げてコンプレッサ７１を運転する。また、Ｆセンサ温度が目標設定値ＦＴｔａｒよりも下がり、Ｆ−ＯＦＦ温度に近づけば１０Ｈｚまで低下させ、Ｆ−ＯＦＦ温度に到達すればコンプレッサ７１を停止させる。

制御部２００は、この通常制御において、前回の除霜終了時点からのＦ冷却期間の積算を行っており、Ｆ冷却積算時間が一定値（例えば１０時間）に到達すれば、除霜モードに移行する前のプリクール運転に移行する（ステップＳ１０１〜Ｓ１０３）。

［プリクール運転］
プリクール運転に入る時、第１の実施の形態の場合と同様に、冷却の目標設定温度ＦＴｔａｒは動かさず、冷却停止温度Ｆ−ＯＦＦを所定幅だけ低温側にシフトさせ、例えば、Ｆ−ＯＦＦ＝−２５℃とし、冷却運転を継続する（ステップＳ１０３）。このようにして目標設定温度ＦＴｔａｒは変更せずに、Ｆ−ＯＦＦ温度を低下させて冷却運転を行うことで、コンプレッサ７１の回転数を通常のＦ冷却運転時よりも上げることなくプリクール運転ができ、コンプレッサ７１の回転数を上昇させることによるエネルギ消費の増加を抑制する。

プリクール運転に入れば、コンプレッサ７１の回転数のＰＩＤ制御を継続する。そして、通常運転では、コンプレッサ回転数計算値がコンプレッサ停止とする低Ｈｚ、例えば１０Ｈｚに到達しない場合には、通常のＦ−ＯＦＦ温度になるまで通常の冷却運転を継続する（ステップＳ１０４，Ｓ１０５）。

他方、プリクール運転に入り、通常冷却では、コンプレッサ回転数計算値がコンプレッサ停止とする低Ｈｚ、例えば１０Ｈｚに到達してもコンプレッサ停止はせず、最低回転数１０ＨｚにてＦ−ＯＦＦ温度になるまで冷却運転を継続する（ステップＳ１０４，Ｓ１０７，Ｓ１０９）。

冷凍室温度が変更したＦ−ＯＦＦ温度まで低下すれば除霜モードに入り（ステップＳ１０８）、コンプレッサ７１を停止させ、除霜ヒータ２０８をオンし、ＦＤセンサ２７０が検出する蒸発器温度が除霜終了温度、例えば、５℃に到達するまで除霜運転を継続する（ステップＳ１０９）。そして、除霜モードが終了すれば、通常運転を再開する（ステップＳ１０１）。

プリクール運転に入り、Ｆセンサ２１３の検出する冷凍室温度が低温側にシフトさせたＦ−ＯＦＦ温度に到達するまでは運転を継続する（ステップＳ１０７でＮＯに分岐）。

そして、コンプレッサ７１が低Ｈｚの回転数でプリクール運転を継続している場合には、低Ｈｚ運転での積算時間が所定時間、例えば２０分に到達すれば除霜モードに移行する（ステップＳ１１０，Ｓ１０８）。他方、低Ｈｚ運転の積算時間が所定時間に到達していなければプリクール運転を継続する（ステップＳ１１０，Ｓ１０４）。

こうして、本実施の形態の冷蔵庫１Ａによれば、プリクール運転において動作温度目標値ＦＴｔａｒを変更するのではなく、冷凍室冷却終了温度Ｆ−ＯＦＦ温度を通常運転時よりも所定幅だけ低く再設定してＦ冷却運転を行うようにしたので、通常のＦ冷却運転時よりもコンプレッサ７１の回転数を上げることなくプリクール運転することができ、結果として、プリクール運転時に冷凍室５２を従来よりも低い温度まで冷やし込んでから除霜モードに移行することができ、消費電力を低減することができるメリットがある。

また、本実施の形態の冷蔵庫１Ａによれば、プリクール運転時にＰＩＤ計算にてコンプレッサ７１を停止させる回転数計算値になった場合でも、冷凍室５２がＦ−ＯＦＦ温度になるまで基底の低Ｈｚにて回転を継続させるようにしたので、冷凍室５２の温度上昇を低減でき、省エネ効果が図れる。加えて、この場合に、冷凍室５２がＦ−ＯＦＦ温度にならなくても、基底の低Ｈｚにて継続して所定時間の間、例えば２０分間が経過するまではコンプレッサ７１を継続的に回転させて冷却を継続するようにしたので、プリクール運転時にサイクル切替によるエネルギロスを低減することができる。

尚、上記第５の実施の形態では、プリクール運転時にコンプレッサ回転数計算値が基底値まで低下しても基底回転数にてＦ冷却運転を例えば２０分間は継続し、コンプレッサ１９を停止させない制御を行うことにした（ステップＳ１０４，Ｓ１０６，Ｓ１０７，Ｓ１１０）。しかしながら、これに限定されることはなく、通常の冷却運転制御と同じく、プリクール運転時にコンプレッサ回転数計算値が基底値まで低下すればコンプレッサ７１を停止させる通常の冷凍室冷却制御を採用することもできる。そして後者のプリクール運転によれば、制御演算プログラムを簡素にすることができる。

１，１Ａ 冷蔵庫
２ 冷凍室冷却用蒸発器（Ｆ蒸発器）
３ 冷蔵室冷却用蒸発器（Ｒ蒸発器）
４ 冷凍室
５ 製氷室
６ 冷蔵室
７ 野菜室
８ 除霜ヒータ
９ 冷蔵冷気循環用冷却ファン（Ｒファン)
１０ 冷凍冷気循環用冷却ファン（Ｆファン）
１３ 冷凍室温度センサ（Ｆセンサ）
１４ 冷蔵室温度センサ（Ｒセンサ）
１９ コンプレッサ
２０ 冷凍サイクル
２１ コンデンサ
２２ 三方弁
２３ 冷凍側キャピラリチューブ
２４ 冷蔵側キャピラリチューブ
３０ Ｆ蒸発器温度センサ（ＦＤセンサ）
５２ 冷凍室
５４ 冷蔵室
６０ 冷却部
６１ 蒸発器
６９ 除霜ヒータ
７０ 蒸発器温度センサ（ＦＤセンサ）
７１ コンプレッサ
７２ コンデンサ
７３ キャピラリチューブ
１００ 制御部
２００ 制御部
２１０ 冷凍室冷気循環用冷却ファン（Ｆファン）
２１３ 冷凍室温度センサ（Ｆセンサ）
２１４ 冷蔵室温度センサ（Ｒセンサ）
２２０ 冷凍サイクル

Claims (4)

1. 冷凍室冷却用蒸発器の除霜を行う除霜ヒータと、
   冷凍室温度を検出する冷凍室温度センサと、
   冷蔵室温度を検出する冷蔵室温度センサと、
   冷媒をコンデンサ、三方弁、前記三方弁の一方に接続された冷凍側キャピラリチューブと冷凍室冷却用蒸発器、前記三方弁の他方に接続された冷蔵側キャピラリチューブと冷蔵室冷却用蒸発器を経てコンプレッサに戻し、循環させる冷凍サイクルと、
   前記除霜ヒータのオン／オフ制御により前記冷凍室冷却用蒸発器を除霜し、冷凍室目標温度と前記冷凍室温度センサの検出する冷凍室検出温度との温度差を計算し、前記温度差の大きさに応じて前記コンプレッサの運転周波数を可変制御し、前記冷凍室検出温度が所定の冷凍運転開始温度設定値まで上昇した時に冷凍室冷却運転を開始し、所定の冷凍運転終了温度設定値まで低下した時に冷凍室冷却運転を停止し、又は、所定の最低冷凍継続運転時間に到達し、かつ、冷凍室冷却運転中に冷蔵室冷却運転開始条件が成立した時、若しくは、冷凍室温度が前記所定の冷凍運転終了温度設定値まで低下しない状態で冷凍室冷却運転が所定の最大冷凍継続運転時間に到達した時に前記冷凍室冷却運転を停止して冷蔵室冷却運転に移行し、前記冷蔵室温度センサの検出する冷蔵室検出温度が所定の冷蔵運転開始温度設定値まで上昇した時に冷蔵室冷却運転を開始し、所定の冷蔵運転終了温度設定値まで低下した時に冷蔵室冷却運転を停止し、又は、所定の最小継続冷蔵運転時間に到達した時、若しくは、冷蔵室温度が前記所定の冷蔵運転終了温度設定値まで低下しない状態で冷蔵室冷却運転が所定の最大冷蔵運転時間に到達した時に前記冷蔵室冷却運転を停止して冷凍室冷却運転に移行する制御をする制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記除霜ヒータによる除霜開始前に、前記冷凍運転終了温度設定値を所定幅だけ低めて再設定し、前記冷蔵運転開始温度設定値及び冷蔵運転終了温度設定値を所定幅だけ高めて再設定してプリクール運転を開始し、前記再設定した冷凍運転終了温度設定値に到達した時に冷凍室冷却運転を停止し、前記除霜ヒータによる前記冷凍室冷却用蒸発器の除霜を開始させる制御をすることを特徴とする冷蔵庫。
2. 前記制御装置は、前記最低冷凍継続運転時間又は最大冷凍継続運転時間を所定幅だけ延長し、前記プリクール運転を開始することを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
3. 前記制御装置は、ＰＩＤ計算で前記コンプレッサの運転周波数を可変制御し、前記ＰＩＤ計算の計算値が前記コンプレッサを停止させる最低運転周波数に到達した場合、前記冷凍運転終了温度再設定値に到達するまで前記最低運転周波数にて前記コンプレッサの運転を継続させる制御をすることを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
4. 前記制御装置は、ＰＩＤ計算で前記コンプレッサの運転周波数を可変制御し、前記ＰＩＤ計算の計算値が前記コンプレッサを停止させる最低運転周波数に到達した場合、前記冷凍運転終了温度再設定値に到達しなくても、所定時間だけ前記最低運転周波数にて前記コンプレッサの運転を継続させる制御をすることを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。

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