JP6251880B2

JP6251880B2 - 冷蔵庫

Info

Publication number: JP6251880B2
Application number: JP2013123499A
Authority: JP
Inventors: 濱田　和幸; 和幸濱田; 嵐李
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-06-12
Filing date: 2013-06-12
Publication date: 2017-12-27
Anticipated expiration: 2033-06-12
Also published as: JP2014240724A

Description

本発明は、両開きの扉を有する冷蔵庫の回動仕切板に関する。

一般的に、観音開き扉は、左右の扉の非枢支側の隙間を回動仕切板により閉塞して、冷蔵室或いは冷凍室（以下、これらを合わせて「貯蔵室」という。）内（「貯蔵室内」のことを適宜「庫内」ともいう。）からの冷気漏れを防止している。

この回動仕切板の表面は庫内の冷気によって冷やされるため、回動仕切板表面に外気中の水分が結露することがある。そこで、従来よりこの回動仕切板には、アルミ箔ヒータなどを配設し、このヒータに通電することで回動仕切板への結露を防止していた。一般的にヒータへの通電率は、庫内の温度設定に合わせてヒータへの通電率を変化させて回動仕切板表面への結露を防止する。この他、例えば、以下の特許文献１において提案されている発明は、貯蔵室の温度と外気の温度から、予め定められたデータテーブルの中から、ヒータへの通電率を随時選択して回動仕切板表面への結露を防止する。（例えば、特許文献１参照）。

以下、図面を参照にしながら上記従来の冷蔵庫を説明する。

図９には、特許文献１に記載されている従来の冷蔵庫を説明する制御ブロック図を示す。貯蔵室の前面開口部を閉塞する観音開き扉の少なくとも一方に設けられ、閉扉された状態で両扉の非枢支側の隙間を閉塞する回動仕切板に配設されたヒータ２ｂと、貯蔵室内の温度を検出する庫内温度センサ１４と、外気温を検出する外気温センサ４ａと、貯蔵室内温度センサ１４と外気温センサ４ａとにより検出された温度に基づいてヒータ２ｂへの通電を制御する制御装置２１とを備え、制御装置２１は、庫内温度センサ１４の検出温度と、外気温センサ４ａの検出温度との関係から予め定められたヒータ２ｂへの通電率を格納するテーブルを備えている。

特開２００７−１６３００２号公報

しかしながら、上記従来の構成では、回動仕切板への結露を防止するためのヒータへの入力を最適化することができない。確かに回動仕切板の表面温度と庫内の温度には相関があるが、庫外に露出した回動仕切板の表面温度と庫内温度の相関には時間差があり、庫内温度が下がると、これに遅れて回動仕切板の表面温度も低下する。この遅れ時間は、特に回動仕切板の断熱性能によるところが大きく数分から数十分程度である。つまり、庫内温度が低下したときヒータの通電率を上げると、必要以上に回動仕切板の表面温度を上昇させることになり、庫内温度が上昇したときヒータの通電率を下げると、充分な回動仕切板の表面温度を得ることができないという課題を有していた。

本発明は、上記の課題を解決するもので、庫内の温度と外気の温度から、回動仕切板の表面温度の表面温度を正しくシミュレーションすることで、回動仕切板の結露を防止するための電気入力を最小限に抑えて省エネ性の高い冷蔵庫を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の冷蔵庫は、貯蔵室の前面開口部を閉塞する観音開き扉と、前記観音開き扉の少なくとも一方に設けられ、閉扉された状態で両扉の非枢支側の隙間を閉塞する回動仕切板と、前記回動仕切板に配設されたヒータと、前記貯蔵室内の温度を検出する庫内温度センサと、外気温を検出する外気温センサと、外気湿度を検出する外気湿度センサと、前記庫内温度センサと外気温センサと外気湿度センサとにより検出された温度と湿度に基づいて前記ヒータへの通電率を制御する制御装置とを備えた冷蔵庫において、前記制御装置は、前記外気温センサの検出温度と、所定時間前の前記庫内温度センサの検出温度とに基づいて、前記回動仕切板の表面温度（Ｔ２）を算出し、更に前記制御装置は、前記外気温センサと前記外気湿度センサが検出する各温度或いは湿度に基づき目標温度（Ｔ１）を算出し、前記回動仕切板の表面温度（Ｔ２）が目標温度（Ｔ１）を下回る場合、前記制御装置は、第１の通電率で前記ヒータを制御し、前記回動仕切板の表面温度（Ｔ２）が目標温度（Ｔ１）を上回る場合、前記制御装置は、前記第１の通電率よりも小さい第２の通電率で前記ヒータを制御するものである。

これによって、回動仕切板の温度制御を適正化することができ、回動仕切板の結露を防止するための電気入力を最小限に抑制できる。

本発明の冷蔵庫は、回動仕切板の結露を防止するための電気入力を最小限に抑制でき、省エネを図ることができる。

本発明の実施の形態１による冷蔵庫を説明する正面図本発明の実施の形態１による冷蔵庫を説明する側面断面図本発明の実施の形態１による冷蔵庫内に設けられた制御装置を示すブロック図本発明の実施の形態１による回動仕切板に配設されたヒータに一定の通電をしたときの庫内温度と外気温度と回動仕切板の表面温度の関係を説明したグラフ本発明の実施の形態１による回動仕切板に配設されたヒータに一定の通電をしたときの庫内温度と外気温度と回動仕切板の表面温度の関係を説明したグラフ本発明の実施の形態１による通電制御の流れを説明するフローチャート本発明の実施の形態１による回動仕切板に配設されたヒータに本発明の通電制御を適用したときの庫内温度と外気温度と回動仕切板の表面温度の関係を説明したグラフ本発明の実施の形態１による回動仕切板に配設されたヒータに本発明の通電制御を適用したときの庫内温度と外気温度と回動仕切板の表面温度の関係を説明したグラフ従来の冷蔵庫を説明する冷蔵庫横断面図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１による冷蔵庫を説明する正面図、図２は本発明の実施の形態１による冷蔵庫を説明する側面断面図、図３は本発明の実施の形態１による冷蔵庫内に設けられた制御装置を示すブロック図、図４は本発明の実施の形態１による回動仕切板に配設されたヒータに一定の通電をしたときの庫内温度と外気温度と回動仕切板の表面温度の関係を説明したグラフ、図５は本発明の実施の形態１による回動仕切板に配設されたヒータに一定の通電をしたときの庫内温度と外気温度と回動仕切板の表面温度の関係を説明したグラフ、図６は本発明の実施の形態１による通電制御の流れを説明するフローチャート、図７は本発明の実施の形態１による回動仕切板に配設されたヒータに本発明の通電制御を適用したときの庫内温度と外気温度と回動仕切板の表面温度の関係を説明したグラフ、図８は本発明の実施の形態１による回動仕切板に配設されたヒータに本発明の通電制御を適用したときの庫内温度と外気温度と回動仕切板の表面温度の関係を説明したグラフである。

図１から図３において、冷蔵庫１００は向かって左側に位置する左側扉１０２及び向かって右側に位置する右側扉１０３を有し、図１においては、左側扉１０２と右側扉１０３を閉扉させた状態を示している。左側扉１０２と右側扉１０３とが設けられている部分は冷蔵貯蔵室１０５の部分であり、左側扉１０２の下は製氷室１０６、さらに下は冷凍貯蔵室１０７、野菜室１０８とされている。右側扉１０３の下、製氷室１０６に向かって右隣には切替室１０９が設けられている。

左側扉１０２と右側扉１０３はそれぞれヒンジ部により枢支されて左側と右側に開くように構成されており、左側扉１０２の非枢支側のビード部には回動仕切板１１０を設けている。この回動仕切板１１０は、左側扉１０２の開閉動作に応じて回転し、閉扉された状態では、両扉の非枢支側をガスケット１０２ａと１０３ａを介して閉塞して、冷蔵貯蔵室１０５内からの冷気漏れを防止している。また、この回動仕切板１１０は、外面を鋼板で形成し内部には断熱材を充填させており、左側扉１０２，右側扉１０３と当接する鋼板の裏面側には、ヒータ１１１、ここではアルミ箔ヒータを貼着させている。

図２において、向かって左側が冷蔵庫１００の前面、向かって右側が背面であり、冷凍貯蔵室１０７の背後には、庫内を冷却する蒸発器１２０が、製氷室１０６の背後には冷蔵室内に冷気を循環させる冷気循環ファン１３０が配置されている。冷気循環ファン１３０が駆動されると、蒸発器１２０により冷却された冷気が冷蔵貯蔵室１０５の背後に設けられている送風ダクト１４０を介して冷蔵貯蔵室１０５内にくまなく供給され、さらに製氷室１０６、冷凍貯蔵室１０７、野菜室１０８にも供給される。

ここで、圧縮機を含む冷凍サイクルにより、蒸発器１２０に低温冷媒が供給されて、冷気が生成される。

但し、冷蔵貯蔵室１０５等に供給される冷気の量は、冷気循環ファン１３０の近傍であ
って送風ダクト１４０の根元付近に設けられているダンパー１５０によって調節される。冷蔵貯蔵室１０５の壁面には冷蔵貯蔵室１０５内の温度を検出するための庫内温度センサ１６０が設けられている。

図３は、冷蔵庫１００内に設けられている各センサが検出した温度或いは湿度に基づいて各駆動手段を制御する制御装置１７０を示すブロック図であり、この制御装置１７０が冷蔵庫１００の運転全般を制御している。図３に示すように、制御装置１７０は、庫内の温度を検出する庫内温度センサ１６０、外気の温度を検出する外気温センサ１８０、外気湿度センサ１９０が検出する各温度或いは湿度についての信号を受け取る。制御装置１７０は、これらの各信号から庫内及び外気温の関係から回動仕切板１１０の表面温度をシミュレーションし、さらに、外気温と外気湿度との関係から回動仕切板１１０の表面温度の目標温度を判断する。ここで、この２つの温度の差分から回動仕切板１１０に設けられているヒータ１１１への通電率を決定する。

図４は、外気温度が３０℃で、湿度が８０％の状態において、回動仕切板１１０に配設されたヒータ１１１に一定の通電をしたときの庫内温度センサ１６０の検出温度と、外気温度と、回動仕切板１１０の表面温度の関係を時系列で表したグラフである。

図５は、冷蔵貯蔵室１０５内の温度が安定状態で、外気温度が急激な変化（湿度一定）をした状態において、ヒータ１１１に一定の通電をしたときの、庫内温度センサ１６０の検出温度と、外気温度と、回動仕切板１１０の表面温度の関係を時系列に表したグラフである。

図６は、制御装置１７０が定めるヒータ通電率を表すフローチャートである。

図７は、外気温度が３０℃で、湿度が８０％の状態において、制御装置１７０が定めたヒータ通電率が適用された場合の、庫内温度センサ１６０の検出温度と、外気温度と、回動仕切板１１０の表面温度の関係を時系列で表したグラフである。

図８は、冷蔵貯蔵室１０５内の温度が安定状態で、外気温度が急激な変化（湿度一定）をした状態において、制御装置１７０が定めたヒータ通電率が適用された場合の、庫内温度センサ１６０の検出温度と、外気温度と、回動仕切板１１０の表面温度の関係を時系列に表したグラフである。

以上のように構成された冷蔵庫について、以下その動作、作用について説明する。

図４において、冷蔵貯蔵室１０５の温度調整が安定している場合、回動仕切板１１０の表面温度も安定した正弦波の挙動となる。この時、庫内温度センサ１６０の検出温度のピーク値と、回動仕切板１１０の表面温度のピーク値は約１５分の遅れが生じている。また、回動仕切板１１０の表面温度の温度変化幅は、庫内温度センサ１６０の検出温度の温度変化幅に比べて一律に小さい。

次に、冷蔵貯蔵室１０５内にペットボトルや食材が大量に投入された負荷投入時は、冷蔵貯蔵室１０５内の温度が急上昇する。この時の回動仕切板１１０の表面温度も、約１５分の遅れをもって温度上昇し、その上昇幅は庫内温度センサ１６０の検出温度の方が一律に小さい。ここで、目標温度とは、露点温度であり、外気温度３０℃、湿度８０％においては２６℃となる。本実施の形態においては、回動仕切板１１０の表面温度が目標温度を下回ることのないように通電率が定められており、これを最高通電率と呼ぶ。

図５において、外気温度の急激な低下に伴い、回動仕切板１１０の表面温度も低下する
。この時、この２つの温度変化は時間的に同期する。外気温度が急激に上昇する場合も同様である。つまり、外気温度の変化に対して外気温度と回動仕切板１１０の表面温度には遅れは生じない。また、外気温度が低下した時、回動仕切板１１０の表面温度は目標となる露点温度を下回る期間が存在する。これは、外気温度が安定した状態で定めた最高通電率では、外気温度の変動に対して対応しきれないことを表す。

図６において、制御装置１７０は、大きく２つの演算部から構成されており、その第一は目標温度演算部で、その第二は通電率演算部である。目標温度演算部では、外気温センサ１８０、外気湿度センサ１９０が検出する各温度或いは湿度に基づき目標温度（Ｔ１）、つまり露点温度を算出する。

通電率演算部は、庫内温度センサ１６０と外気温センサ１８０の各温度から現在の回動仕切板１１０の表面温度（Ｔ２）を算出する。このとき庫内温度センサ１６０の検出温度は所定時間前（本実施例では１５分前）の温度データを使用している。次に回動仕切板１１０の表面温度（Ｔ２）と目標温度（Ｔ１）の温度差を算出する。ここで、まずＴ２がＴ１を下回る場合、結露の可能性があり最高通電率（本実施例では１００％）を選択する。電源投入時等においては、一時的にこのような状況が起こり得るが、充分なヒータ容量を確保することで安定条件ではこのような状況が生じることはない。次に、Ｔ２がＴ１を上回る場合、過剰な通電がなされていると判断して補正通電率（ΔＩ％）の算出を行う。これは、実験値より得られた単位温度変化当たりの通電率から算出される。以上のように算出されたΔＩ％を最高通電率から減じた値が現状の通電率となり、これを所定時間ごとに繰り返すことで、庫内の温度変化や外気の温度変化に対して目標温度（Ｔ１）を確保しながら適切な通電率が得られる。

図７において、冷蔵庫１００が安定的な運転をしている領域および庫内にＰＥＴボトルや食材が投入されたような負荷変動が生じた場合でも、本実施の形態の制御適用の効果により、回動仕切板１１０の表面温度（Ｔ２）は、目標温度（Ｔ１）を確保してほぼ均一な温度となる。

図８において、外気温度が急激な変化（低下）をしたような場合でも、本実施例の制御適用の効果により、回動仕切板１１０の表面温度（Ｔ２）は、目標温度（Ｔ１）を確保してほぼ均一な温度となる。

以上のように、本実施の形態においては、貯蔵室の前面開口部を閉塞する観音開き扉と、前記観音開き扉の少なくとも一方に設けられ、閉扉された状態で両扉の非枢支側の隙間を閉塞する回動仕切板と、前記回動仕切板に配設されたヒータと、前記貯蔵室内の温度を検出する庫内温度センサと、外気温を検出する外気温センサと、前記貯蔵室内温度センサと外気温センサとにより検出された温度に基づいて前記ヒータへの通電率を制御する制御装置とを備えた冷蔵庫において、前記制御装置は、所定時間前の前記貯蔵室内温度センサと前記外気温センサの検出温度を基に前記回動仕切板の表面温度を算出したものであり、前記回動仕切板の断熱による温度均衡の遅れを加味して、前記回動仕切板の表面温度を正しく算出することができる。

また、前記回動仕切板の表面温度と目標温度（露点温度）の関係から適切な通電率を随時算出して通電することで、結露を防止しつつ消費電力の少ない冷蔵庫を提供することができる。

以上のように、本発明にかかる冷蔵庫は、回動仕切板の断熱による温度均衡の遅れを加味して、正しく算出した前記回動仕切板の表面温度と目標温度（露点温度）の関係から、
適切な通電率を算出して通電したものであり、結露を防止しつつ消費電力を削減できるので、業務用冷蔵庫等にも適用できる。

１００冷蔵庫
１０２観音開き扉（左側扉）
１０３観音開き扉（右側扉）
１０５冷蔵貯蔵室
１０６製氷室
１０７冷凍貯蔵室
１０８野菜室
１０９切替室
１１０回動仕切板
１１１ヒータ
１２０蒸発器
１３０冷気循環ファン
１４０送風ダクト
１５０ダンパー
１６０庫内温度センサ
１７０制御装置
１８０外気温センサ
１９０外気湿度センサ

Claims

貯蔵室の前面開口部を閉塞する観音開き扉と、前記観音開き扉の少なくとも一方に設けられ、閉扉された状態で両扉の非枢支側の隙間を閉塞する回動仕切板と、前記回動仕切板に配設されたヒータと、前記貯蔵室内の温度を検出する庫内温度センサと、外気温を検出する外気温センサと、外気湿度を検出する外気湿度センサと、前記庫内温度センサと外気温センサと外気湿度センサとにより検出された温度と湿度に基づいて前記ヒータへの通電率を制御する制御装置とを備えた冷蔵庫において、前記制御装置は、前記外気温センサの検出温度と、所定時間前の前記庫内温度センサの検出温度とに基づいて、前記回動仕切板の表面温度（Ｔ２）を算出し、更に前記制御装置は、前記外気温センサと前記外気湿度センサが検出する各温度或いは湿度に基づき目標温度（Ｔ１）を算出し、前記回動仕切板の表面温度（Ｔ２）が目標温度（Ｔ１）を下回る場合、前記制御装置は、第１の通電率で前記ヒータを制御し、前記回動仕切板の表面温度（Ｔ２）が目標温度（Ｔ１）を上回る場合、前記制御装置は、前記第１の通電率よりも小さい第２の通電率で前記ヒータを制御する冷蔵庫。