JP6261535B2 - 冷凍冷蔵庫 - Google Patents

Description

この発明は、信頼性が向上された冷凍冷蔵庫に関する。

従来の冷凍冷蔵庫としては、庫内の温度変化幅を小さく抑えて庫内の冷却を行うために、ダンパー装置のバッフルを開閉させて、庫内に冷気を流入させるものが知られている（例えば特許文献１参照）。

特開昭６１−１３８０７２号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたような従来の冷凍冷蔵庫は、バッフルの開閉動作を頻繁に行う場合には、ダンパー装置の寿命を縮めてしまうため、信頼性が悪い。

この発明は、上記のような課題を背景としてなされたものであり、信頼性が向上された冷凍冷蔵庫を得ることを目的としている。

この発明に係る冷凍冷蔵庫は、食品を貯蔵する貯蔵室と、貯蔵室に連通したダクト部と、ダクト部の空気を、貯蔵室に送風する送風機構と、送風機構が送風する送風量を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、送風機構を制御する制御周期を有し、制御周期内の送風量を制御するものであり、送風機構が送風を行う送風状態と送風機構が送風を停止する送風停止状態とが、制御周期内で交互に先になるように、送風機構を制御するものである。

この発明によれば、信頼性が向上された冷凍冷蔵庫を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係る冷凍冷蔵庫を正面側から見た模式図である。 図１のＡ−Ａ断面を模式的に記載した図である。 この発明の実施の形態１に係る貯蔵室の制御系を説明する図である。 この発明の実施の形態１に係る冷蔵室用送風機構の制御の一例を示す図である。 図４（ｂ）のＣ部分を拡大した図である。 図５の変形例１である。

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には、同一符号を付して、その説明を適宜省略または簡略化する。また、各図に記載の構成について、その形状、大きさおよび配置等は、この発明の範囲内で適宜変更することができる。

実施の形態１．
（冷凍冷蔵庫）
図１は、この発明の実施の形態１に係る冷凍冷蔵庫を正面側から見た模式図であり、図２は、図１のＡ−Ａ断面を模式的に記載した図である。図１及び図２で示されるように、この実施の形態に係る冷凍冷蔵庫１００は、貯蔵室としての、冷蔵室１、製氷室２、切替室３、冷凍室４及び野菜室５を備えている。上記の各貯蔵室は、図２に示すように、断熱仕切り壁６によって仕切られている。また、各貯蔵室は、前面が開閉自在に取り付けられた扉を有している。具体的には、冷蔵室１については冷蔵室扉１ａ、製氷室２については製氷室扉２ａ、切替室３については切替室扉３ａ、冷凍室４については冷凍室扉４ａ、そして、野菜室５については野菜室扉５ａが備えられ、各扉を開くことによって、内部に食品等の貯蔵物を載置する等して保存することができる。また、この実施の形態に係る冷凍冷蔵庫１００の上面、背面、側面及び下面は、内箱１７によって形成されている。

なお、各貯蔵室のレイアウトは、図１及び図２で示されるものに限定されるものではない。図１及び図２に示す例では、冷蔵室１が最上段に配置されているが、例えば、冷凍室４が最上段に配置されていてもよい。また、貯蔵室の数および種類は、図１及び図２に記載の例に限定されるものではなく、冷凍冷蔵庫１００は、１つ以上の貯蔵室を備えていればよい。

冷蔵室１の背面側の内箱１７内には、制御装置１２が配設されており、この制御装置１２は、各貯蔵室に設置された温度検出センサによって検知される信号を温度換算し、その温度に基づいて各貯蔵室の温度制御を実施し、または後述する圧縮機２５の運転及び停止等の制御を実施する。なお、各貯蔵室の温度を検出する温度検出センサは、例えば、サーミスター等である。

冷蔵室１の内部は、樹脂製又はガラス製の棚１ｂ，１ｃ，１ｄによって区画されている。このうち、最下段の棚１ｄの下には小物収納ケース１ｅが設置されており、この小物収納ケース１ｅ内は、上部の棚部分よりも１〜２［℃］低い温度となっている。これは、冷蔵室１内の冷気の戻り口（後述する戻り風路４２の入口）が小物収納ケース１ｅの下に形成されており、低温の冷気は、それよりも温度が高い冷気よりも浮力が小さいため下方に滞留しやすいからである。なお、図２に記載の冷蔵室１は、３個の棚を有しているが、棚の数は特に限定されるものではない。

また、冷蔵室扉１ａの内側には、複数のポケット１ｆ（図２の例においては３個）が設置されている。また、冷蔵室１の奥部の壁面は、コントロールパネル４７によって形成されている。このコントロールパネル４７は、意匠面側（庫内側）の樹脂部品４８、及び、奥側の発泡ダクト部品４９によって形成されている。この発泡ダクト部品４９と、冷凍冷蔵庫１００の背面を形成する内箱１７との間には、後述する冷却器１８によって生成された冷気が送られてくるダクト部５０が形成されている。そして、コントロールパネル４７の各棚に対応した位置には、ダクト部５０から冷気を取り込むための風路孔５６が形成されている。さらに、樹脂部品４８の中央近傍には、図１に示すように、冷蔵室１の庫内温度を検知する冷蔵室サーミスター５１が設置されている。冷蔵室サーミスター５１と制御装置１２とは電気的に接続されており、制御装置１２は、冷蔵室サーミスター５１が検知した温度情報を取得することができる。

製氷室２は、冷蔵室１の下部、かつ、冷凍冷蔵庫１００の正面視において左側に形成された貯蔵室であり、その内部には自動製氷機（図示せず）が備えられており、その扉である製氷室扉２ａは引き出し式となっている。製氷室２内には、製氷室ケース２ｂが設置されており、引き出し式の製氷室扉２ａを手前に引くことで製氷室ケース２ｂが引き出される。また、製氷室２内の奥部の壁面には、製氷室２の庫内温度を検知する製氷室サーミスター５２が設置されている。製氷室サーミスター５２と制御装置１２とは電気的に接続されており、制御装置１２は、製氷室サーミスター５２が検知した温度情報を取得することができる。

切替室３は、冷蔵室１の下部、かつ、冷凍冷蔵庫１００の正面視において右側に形成された貯蔵室であり、その扉である切替室扉３ａは引き出し式となっている。切替室３内には、切替室ケース３ｂが設置されており、切替室扉３ａを手前に引くことで切替室ケース３ｂが引き出される。また、切替室３内の奥部の壁面には、切替室３の庫内温度を検知する切替室サーミスター５３が設置されている。切替室サーミスター５３と制御装置１２とは電気的に接続されており、制御装置１２は、切替室サーミスター５３が検知した温度情報を取得することができる。

冷凍室４内には、長期保存（例えば、一ヶ月程度）を目的とした下部大型貯蔵ケース４ｂが設置されている。また、冷凍室４内の奥部の壁面には、冷凍室４の庫内温度を検知する冷凍室サーミスター５４が設置されている。冷凍室サーミスター５４と制御装置１２とは電気的に接続されており、制御装置１２は、冷凍室サーミスター５４が検知した温度情報を取得することができる。

また、製氷室２、切替室３及び冷凍室４の奥部の壁面は、共通したファングリル１６によって形成されている。このファングリル１６と冷凍冷蔵庫１００の背面を形成する内箱１７との間には、冷却器１８が設置された空間（以下、冷却室という）が形成されている。また、冷却室の上方において、ファングリル１６と内箱１７との間に、ダクト部５０が形成されている。冷却室には、冷却器１８を除霜するための除霜ヒーター１９が設置されている。また、冷却室の底には、除霜ヒーター１９によって溶解された冷却器１８のドレン水を、後述する機械室に設置された蒸発皿２１に送り込むために形成された冷却室から機械室へ挿通する排水管２０が形成されている。

冷却器１８で生成された冷気は、ダクト部５０を通じて、冷蔵室１、製氷室２、切替室３および冷凍室４のそれぞれに送り込まれる。冷蔵室１、製氷室２、切替室３および冷凍室４のそれぞれに送り込まれる冷気の送風量は、冷蔵室１、製氷室２、切替室３および冷凍室４のそれぞれに対応して配設された送風機構のそれぞれによって調整される。この実施の形態の例の送風機構は、冷蔵室用送風機構２４と冷凍室用送風機構２６と製氷室用送風機構２７と切替室用送風機構２８とを含んでおり、例えば、ダクト部５０の内部で、ファングリル１６、内箱１７またはコントロールパネル４７に取り付けられる。なお、この実施の形態の例の送風機構のそれぞれは、例えば１個または複数個の送風ファンを含んで構成されている。

冷蔵室１には風路孔５６が形成されており、冷蔵室１は、ダクト部５０と連通している。冷蔵室用送風機構２４は、ダクト部５０の空気を、冷蔵室１に送風するものであり、後述のように、制御装置１２によってその動作が制御される。なお、冷蔵室用送風機構２４は、複数の風路孔５６のそれぞれに対応させて複数個が配設されてもよいが、図２に示すように、複数の風路孔５６の下方に配設された冷蔵室用送風機構２４が、上方に向けて送風する構成とすることによって、冷蔵室用送風機構２４の数量を減らすことができる。

製氷室２には風路孔（図示せず）が形成されており、製氷室２は、ダクト部５０と連通している。製氷室用送風機構２７は、ダクト部５０の空気を、製氷室２に送風するものであり、後述のように、制御装置１２によってその動作が制御される。切替室３には風路孔（図示せず）が形成されており、切替室３は、ダクト部５０と連通している。切替室用送風機構２８は、ダクト部５０の空気を、切替室３に送風するものであり、後述のように、制御装置１２によってその動作が制御される。冷凍室４には風路孔（図示せず）が形成されており、冷凍室４は、ダクト部５０と連通している。冷凍室用送風機構２６は、ダクト部５０の空気を、冷凍室４に送風するものであり、後述のように、制御装置１２によってその動作が制御される。

また、この実施の形態の冷凍冷蔵庫１００の背面下部には、機械室が設けられており、この機械室には、前述のように、冷却器１８で発生したドレン水が排水管２０を経由して排出される蒸発皿２１、及び、冷却器１８内に冷媒を流通させる圧縮機２５が設置されている。

野菜室５は、この実施の形態に係る冷凍冷蔵庫１００において、最下段に配置された貯蔵室であり、冷蔵室１よりもわずかに高い温度であるが、基本的には冷蔵温度帯の貯蔵室である。この野菜室５内には、大きめの野菜等を収納する下部収納ケース５ｂが設置されている。野菜室５の冷却は、冷蔵室１からの戻り風路４２を利用して実施される。この戻り風路４２は、冷蔵室１の下部にその入り口が形成されており、切替室３及び冷凍室４の背面を下方に向けて延設され、野菜室５内の壁面の開口部（図示せず）へ接続されている。したがって、戻り風路４２に流入した冷蔵室１内の冷気は、戻り風路４２を通って、この開口部から野菜室５へ流れ込む。そして、この野菜室５へ流れ込んだ冷気は、冷却室へ連通する別の開口部（図示せず）から吸い込まれて、冷却室へ戻る。

各貯蔵室の庫内温度は、冷蔵室１の扉である冷蔵室扉１ａに設置された温度操作パネル（図示せず）を操作することによって調整することができる。

（送風機構の制御動作）
図３は、この発明の実施の形態１に係る貯蔵室の制御系を説明する図であり、具体的には、図３（ａ）は、冷凍室の制御系に関する図であり、図３（ｂ）は、冷蔵室の制御系に関する図であり、図３（ｃ）は、製氷室の制御系に関する図であり、図３（ｄ）は、切替室の制御系に関する図である。図３（ａ）に示すように、冷凍室４について、制御装置１２は、冷凍室サーミスター５４によって検知された冷凍室４の冷凍室庫内温度実測温度Ｆｒと冷凍室設定温度Ｆｓとを用いて、圧縮機２５および冷凍室用送風機構２６をＰＩ制御するための演算を行って、圧縮機２５および冷凍室用送風機構２６への操作量を出力する。

ＰＩ制御は、庫内温度実測温度と設定温度との偏差に比例した値で出力量を設定するＰ動作と、偏差の時間積分に比例した値で出力量を設定するＩ動作とを組み合わせて出力量を設定する連続制御である。ＰＩ制御は、単純なＯＮ／ＯＦＦ制御と比較して、きめ細かな制御であるため、庫内の温度変動の幅を小さくすることができる。

圧縮機２５への操作量は、圧縮機２５の最大動作周波数を１００％として、０〜１００％の間の値で動作周波数指令が出力される。しかしながら、圧縮機２５は、圧縮機２５の軸受または圧縮機２５の潤滑状態等の制約から最低動作周波数が規定されており、圧縮機２５への操作量が最低動作周波数より下回った場合には、圧縮機２５を停止する。すなわち、必要冷凍能力が圧縮機２５の最低動作周波数での冷凍能力よりも低くなると、圧縮機２５はＯＮ／ＯＦＦ運転となる。

図３（ｂ）に示すように、冷蔵室１について、制御装置１２は、冷蔵室サーミスター５１によって検知された冷蔵室１の冷蔵室庫内温度実測温度Ｒｒと冷蔵室設定温度Ｒｓとを用いて、冷蔵室用送風機構２４をＰＩ制御するための演算を行って、冷蔵室用送風機構２４への操作量を出力する。図３（ｃ）に示すように、製氷室２について、制御装置１２は、製氷室サーミスター５２によって検知された製氷室２の製氷室庫内温度実測温度Ｉｒと製氷室設定温度Ｉｓとを用いて、製氷室用送風機構２７をＰＩ制御するための演算を行って、製氷室用送風機構２７への操作量を出力する。図３（ｄ）に示すように、切替室３について、制御装置１２は、切替室サーミスター５３によって検知された切替室３の切替室庫内温度実測温度Ｓｒと切替室設定温度Ｓｓとを用いて、切替室用送風機構２８をＰＩ制御するための演算を行って、切替室用送風機構２８への操作量を出力する。なお、上記の説明では、冷凍室４の冷凍室設定温度Ｆｓが最も低くなるため、冷凍室４の冷凍室庫内温度実測温度Ｆｒと冷凍室設定温度Ｆｓとを用いて、圧縮機２５の制御を行う例についての説明を行ったが、圧縮機２５は、例えば、冷凍室４以外の他の貯蔵室の実測温度と設定温度とに基づいて制御されてもよい。また、圧縮機２５は、２つ以上の貯蔵室の実測温度と設定温度とに基づいて制御されてもよい。

次に、図４および図５を用いて、冷蔵室１の温度制御について説明する。なお、製氷室２、切替室３、冷凍室４及び野菜室５の温度制御については、冷蔵室１の温度制御の動作と同様であるため説明を省略する。図４は、冷蔵室用送風機構の制御の一例を説明する図であり、図５は、図４のＣ部分を拡大した図である。この実施の形態の例では、ダクト部５０の冷気を冷蔵室１に送風する送風量を調整することによって、冷蔵室１の温度を調整する。図４（ａ）に示すように、図３（ｂ）の制御装置１２は、入力である冷蔵室１の冷蔵室庫内温度実測温度Ｒｒと冷蔵室設定温度Ｒｓとを用いてＰＩ制御のための演算を行って、出力である送風機構操作量を算出する。図４（ｂ）に示すように、制御装置１２は、図４（ａ）で算出された送風機構操作量に基づいて、制御周期Ｔにおける冷蔵室用送風機構２４のＯＮ時間（送風時間）とＯＦＦ時間（送風停止時間）との比を用いて、制御周期Ｔ内で冷蔵室用送風機構２４が送風する送風量の制御を行う。例えば、図４（ａ）において送風機構操作量が少ない場合には、図４（ｂ）に示すように、冷蔵室用送風機構２４のＯＮ時間が短くなり、送風機構操作量が多い場合には、冷蔵室用送風機構２４のＯＮ時間が長くなる。

図５は、図４（ｂ）のＣ部分の拡大図である。この実施の形態の例では、制御周期Ｔ内で冷蔵室用送風機構２４のＯＮ時間とＯＦＦ時間との比を制御することによって、冷蔵室用送風機構２４の送風量を制御して、冷蔵室１の温度制御を行う。なお、好適には、冷凍冷蔵庫１００が安定動作しているときの制御周期Ｔは６００秒以下であり、制御周期Ｔを６００秒以下とすることによって、庫内温度の変化の幅を、抑制することができる。

上記のように、この実施の形態では、送風機構がダクト部の空気を貯蔵室に送風することによって、貯蔵室の温度の制御を行っている。送風機構は、バッフルを開閉動作させるダンパー装置等と比較して、信頼性が高い送風ファン等を含んで構成されている。その結果、この実施の形態によれば、信頼性が向上された冷凍冷蔵庫１００が得られる。

また、この実施の形態では、一定の制御周期Ｔを有しており、制御周期Ｔ内の送風機構の運転状態の切り替えを行うことで、送風量を調整しているため、送風量の調整が容易である。

また、この実施の形態では、送風機構をＰＩ制御で制御しているため、貯蔵室の温度制御が擬似的に連続となり、庫内温度の変化幅を小さくすることができる。その結果、この実施の形態によれば、食品等の貯蔵物の品質に与える影響を小さくすることができる。また、この実施の形態の構成とすることによって、各貯蔵室の冷気の風量の変動を抑制することができるため、温度制御を精度良く行うことができる。さらに、複数の貯蔵室に同時に冷気を供給するときには、冷却器１８に流れる風量が増加するため、冷却器１８の熱交換効率が向上する。したがって、この実施の形態の例において、複数の貯蔵室に同時に冷気を供給するときには、省エネルギー化が達成される。さらに、制御周期Ｔに基づいて動作することから、冷凍冷蔵庫１００の動作時間における送風機構の最大ＯＮ／ＯＦＦ回数を容易に予測することができる。なお、上記の説明では、圧縮機２５および送風機構をＰＩ制御によって制御する例についての説明を行ったが、制御装置１２は、Ｐ制御またはＰＩＤ制御等の連続制御で圧縮機２５および送風機構の制御を行うこともできる。

（変形例１）
図６は、図５の変形例１である。変形例１では、制御周期Ｔ内で、送風機構が送風を行う送風状態と送風機構が送風を停止する送風停止状態とを切り替える回数を、１回以下としている。例えば、図６に示す例では、第１制御周期ｔ１にて、送風機構をＯＮからＯＦＦに１回切り替えている。また、第１制御周期ｔ１の後の第２制御周期ｔ２では、送風機構をＯＦＦからＯＮに１回切り替えている。なお、例えば、第１制御周期ｔ１にて、送風機構をＯＮからＯＦＦに１回切り替えて、第１制御周期ｔ１の後の第２制御周期ｔ２では送風機構の動作の切り替えを行わずに、第２制御周期ｔ２の後の制御周期にて、送風機構をＯＦＦからＯＮに１回切り替えることもできる。変形例１では、制御周期内で、送風機構の運転状態の切り替えが１回以下となっているため、送風機構の消耗または故障等のおそれが抑制されている。さらに、変形例１では、送風機構の運転状態の切り替えの回数が抑制されているため、省エネルギー化も達成されている。

この発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々に改変することができる。すなわち、上記の実施の形態の構成を適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成に代替させてもよい。さらに、その配置について特に限定のない構成要件は、実施の形態で開示した配置に限らず、その機能を達成できる位置に配置することができる。

例えば、上記の実施の形態では、冷蔵室１内の冷気が、戻り風路４２を通って、野菜室５へ流れ込むように構成した例を説明したが、野菜室５は、冷蔵室１などと同様に、冷却器１８によって生成された冷気を直接に野菜室５へ送風機構を制御して供給し、かつ温度制御するように構成してもよい。

また、この実施の形態に係る冷凍冷蔵庫１００は、貯蔵室のそれぞれからダクト部への空気の逆流を抑制する構成を含んでいてもよい。空気の逆流を抑制する構成としては、例えば、送風機構の送風口、または貯蔵室のそれぞれとダクト部とを連通する風路に、空気の逆流を防止する弁機構等を配設すればよい。

また、上記の実施の形態では、制御周期Ｔ内で送風機構のＯＮ時間とＯＦＦ時間との比を制御することによって、送風機構が送風する送風量を調整する例についての説明を行ったが、送風機構の回転数等を調整することによって、送風機構が送風する送風量を調整することもできる。送風機構の回転数等を調整して送風量を調整することによって、送風量の調整をさらに精度良く行うことができるため、貯蔵室の温度制御をさらに精度良く行うことができる。また、送風停止状態とならないように制御を行うことによって、送風機構が氷着するおそれを抑制することもできる。

１ 冷蔵室、１ａ 冷蔵室扉、１ｂ 棚、１ｃ 棚、１ｄ 棚、１ｅ 小物収納ケース、１ｆ ポケット、２ 製氷室、２ａ 製氷室扉、２ｂ 製氷室ケース、３ 切替室、３ａ 切替室扉、３ｂ 切替室ケース、４ 冷凍室、４ａ 冷凍室扉、４ｂ 下部大型貯蔵ケース、５ 野菜室、５ａ 野菜室扉、５ｂ 下部収納ケース、６ 断熱仕切り壁、１２ 制御装置、１６ ファングリル、１７ 内箱、１８ 冷却器、１９ 除霜ヒーター、２０ 排水管、２１ 蒸発皿、２４ 冷蔵室用送風機構、２５ 圧縮機、２６ 冷凍室用送風機構、２７ 製氷室用送風機構、２８ 切替室用送風機構、４２ 戻り風路、４７ コントロールパネル、４８ 樹脂部品、４９ 発泡ダクト部品、５０ ダクト部、５１ 冷蔵室サーミスター、５２ 製氷室サーミスター、５３ 切替室サーミスター、５４ 冷凍室サーミスター、５６ 風路孔、１００ 冷凍冷蔵庫、Ｆｒ 冷凍室庫内温度実測温度、Ｆｓ 冷凍室設定温度、Ｉｒ 製氷室庫内温度実測温度、Ｉｓ 製氷室設定温度、Ｒｒ 冷蔵室庫内温度実測温度、Ｒｓ 冷蔵室設定温度、Ｓｒ 切替室庫内温度実測温度、Ｓｓ 切替室設定温度、Ｔ 制御周期、ｔ１ 第１制御周期、ｔ２ 第２制御周期、ｔ３ 第３制御周期。

Claims (4)

1. 食品を貯蔵する貯蔵室と、
   前記貯蔵室に連通したダクト部と、
   前記ダクト部の空気を、前記貯蔵室に送風する送風機構と、
   前記送風機構が送風する送風量を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   前記送風機構を制御する制御周期を有し、
   前記制御周期内の前記送風量を制御するものであり、
   前記送風機構が送風を行う送風状態と前記送風機構が送風を停止する送風停止状態とが、前記制御周期内で交互に先になるように、前記送風機構を制御する、
   冷凍冷蔵庫。
2. 前記制御装置は、前記送風機構が送風を行う送風時間と前記送風機構が送風を停止する送風停止時間との比を用いて、前記送風量の制御を行う、
   請求項１に記載の冷凍冷蔵庫。
3. 前記制御装置が、前記制御周期内で、前記送風状態と前記送風停止状態とを切り替える回数は、１回以下である、
   請求項１または請求項２に記載の冷凍冷蔵庫。
4. 前記送風機構は、送風ファンを含む請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の冷凍冷蔵庫。

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