JP7065569B2

JP7065569B2 - 冷却貯蔵庫

Info

Publication number: JP7065569B2
Application number: JP2017094384A
Authority: JP
Inventors: 由美岡田; 正樹春日井
Original assignee: HOSHIZAKI KABUSHIKI KAISHA
Current assignee: HOSHIZAKI KABUSHIKI KAISHA
Priority date: 2017-05-11
Filing date: 2017-05-11
Publication date: 2022-05-12
Anticipated expiration: 2037-05-11
Also published as: JP2018189340A

Description

本明細書で開示する技術は冷却貯蔵庫に関する。

従来、蒸発器に付着した霜を溶かす除霜方式として、圧縮機を停止させる一方、除霜ヒータによる蒸発器の加熱は行わず、庫内温度の上昇によって霜を溶かすオフサイクルデフロスト方式が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の冷蔵庫では、オフサイクルデフロストを開始すると、冷気温度センサーの指示値が所定の温度を超えると除霜の完了を検知している。

特開２００５－２２６８６５号公報

ところで、オフサイクルデフロスト方式による除霜を行っているときに冷却貯蔵庫の扉が開けられる場合もある。扉が開けられると庫内温度が上昇するので、上述した特許文献１に記載の冷蔵庫では除霜が完了していなくても扉が開けられると除霜が終了してしまい、除霜不良となる虞がある。除霜不良になると冷却能力が低下して冷却不良となる虞がある。

本明細書では、オフサイクルデフロスト方式によって除霜する場合の除霜不良を抑制する技術を開示する。

本明細書で開示する冷却貯蔵庫は、蒸発器と、冷媒を圧縮して前記蒸発器に供給する圧縮機と、庫内温度を検知する庫内温度センサと、制御部と、を備え、前記制御部は、所定の条件が成立するとオフサイクルデフロスト方式によって前記蒸発器の除霜を開始し、その後に庫内温度がオフサイクルデフロスト終了温度以上の状態が一定時間継続すると除霜を終了する。

オフサイクルデフロスト方式による除霜を行っているときに扉が開けられることによって庫内温度がオフサイクルデフロスト終了温度以上まで上昇してしまう場合があるが、扉が直ぐに閉じられた場合はオフサイクルデフロスト終了温度以上である状態は長くは続かない。これに対し、オフサイクルデフロスト方式による除霜が十分に行われた場合はオフサイクルデフロスト終了温度以上である状態が長く継続する。
上記の冷却貯蔵庫によると、オフサイクルデフロスト方式による除霜を行っているときに庫内温度がオフサイクルデフロスト終了温度以上になってもオフサイクルデフロスト終了温度以上の状態が一定時間継続しなければ除霜を終了しないので、扉が開けられても直ぐに閉じられた場合はオフサイクルデフロスト方式による除霜が継続される。このため、庫内温度がオフサイクルデフロスト終了温度まで上昇すると直ぐに除霜を終了する場合に比べて除霜不良を抑制することができる。

また、前記一定時間は３分から７分の範囲内の時間であってもよい。

一定時間が短すぎると扉が開けられて庫内温度が上昇した場合でも庫内温度がオフサイクルデフロスト終了温度以上である状態が一定時間継続してしまうので、除霜が完了していないにもかかわらず除霜が終了していまい、除霜不良となる虞がある。このため、一定時間が短すぎることは好ましくない。ただし、一定時間が長すぎると十分に除霜されているにもかかわらず除霜が継続されてしまうので庫内温度が上昇し過ぎてしまう虞がある。このため長すぎることも望ましくない。

一定時間が３分から７分の範囲内の時間である場合は発明者の経験的に短すぎず長すぎないので、除霜が完了していないにもかかわらず除霜が終了してしまうことを抑制しつつ、十分に除霜されているにもかかわらず除霜が継続されてしまうことも抑制することができる。

実施形態１に係る冷却貯蔵庫の正面図図１に示すＡ－Ａ線の断面図冷却貯蔵庫の電気的構成を示すブロック図冷却運転及び除霜運転を説明するためのグラフ

＜実施形態１＞
実施形態１を図１ないし図４に基づいて説明する。以降の説明において上下方向及び左右方向とは図１に示す上下方向及び左右方向を基準とし、前後方向とは図２に示す前後方向を基準とする。

（１）冷蔵庫の全体構成
図１から図３を参照して、本実施形態に係る冷却貯蔵庫としての冷蔵庫１の全体構成について説明する。冷蔵庫１は主に業務に用いられる４ドア式の冷蔵庫である。
図１に示すように、冷蔵庫１は前面に開口１１Ａ（図２参照）を有する断熱箱体からなる貯蔵庫本体１１を備えている。貯蔵庫本体１１には開口１１Ａを開閉する左右一対の観音開き式の断熱扉１２（１２Ａ～１２Ｄ）が上下に二組取り付けられている。また、貯蔵庫本体１１の下面には貯蔵庫本体１１を支持する４つの脚部１３が取り付けられている。

貯蔵庫本体１１の上には上側が開放された機械室１４が設けられている。機械室１４には後述する冷却ユニット１５（図２参照）、制御部３０（図３参照）、電源部（図示せず）などが収容されている。
また、機械室１４の前面には操作部１６が設けられている。ユーザは操作部１６を操作して庫内の目標温度の設定などの各種の操作を行うことができる。ここで、冷蔵庫１では目標温度をマイナス温度域まで設定することができる。以降の説明ではユーザによって設定された目標温度のことを設定温度という。

（２）冷却ユニット及びその周辺の構成
次に、図２を参照して、冷却ユニット１５及びその周辺の構成について説明する。冷却ユニット１５は冷媒を圧縮する圧縮機１７、凝縮器１８、凝縮器ファン１９、蒸発器２０、図示しないキャピラリチューブなどを断熱性のユニット台２１に取り付けることによってユニット化したものである。圧縮機１７、凝縮器１８、凝縮器ファン１９及びキャピラリチューブはユニット台２１の上側に配されており、蒸発器２０はユニット台２１の下側に配されている。

ユニット台２１は貯蔵庫本体１１の天井壁２２に形成されている開口２３より一回り大きい形に形成されており、開口２３を塞ぐように天井壁２２の上に配置されている。
蒸発器２０は低温の冷媒と庫内空気との熱交換を行うものであり、平行に配された複数の板状の冷却フィンを貫通するように冷媒管が多重に折り返されている。蒸発器２０はユニット台２１の下側に配されているので機械室１４には収容されておらず、天井（天井壁２２及びユニット台２１）とダクト部２４とによって構成される空気循環路２８に収容されている。

除霜ヒータ３１は蒸発器２０に付着した霜を溶かすためのものであり、蒸発器２０の冷却フィンの下端部に取り付けられている。
ダクト部２４は天井との間に空気循環路２８を形成するものであるとともに、蒸発器２０に付着した霜が溶けた水である除霜水を受けるドレンパンとして機能する。ダクト部２４の底壁の前側には吸込口が形成されており、吸込口に庫内ファン２６が装着されている。また、ダクト部２４の底壁は後端が貯蔵庫本体１１の後側の壁まで達しておらず、ダクト部２４の後端と貯蔵庫本体１１の後側の壁との間に吹出口が形成されている。

また、ダクト部２４は底面が傾いた姿勢で取り付けられており、後端から排水溝２７が延びている。排水溝２７の先端部は貯蔵庫本体１１の後側の壁に形成されている排水口に挿入されており、ダクト部２４によって受けられた除霜水は排水溝２７と貯蔵庫本体１１の後側の壁に埋設されているパイプ１１Ｂとを介して庫外に排出される。

庫内ファン２６は蒸発器２０によって冷却された冷気を庫内に循環させるためのものである。庫内ファン２６が回転すると庫内の空気が吸込口から空気循環路２８に吸い込まれ、蒸発器２０によって冷却されて吹出口から庫内に吹き出される。
庫内サーミスタ２９（庫内温度センサの一例）は庫内温度を検出するものである。庫内サーミスタ２９は空気循環路２８内において庫内ファン２６と蒸発器２０との間に配されている。

（３）冷蔵庫の電気的構成
次に、図３を参照して、冷蔵庫１の電気的構成について説明する。冷蔵庫１は制御部３０を備えている。制御部３０はＣＰＵ３０Ａ、ＲＯＭ３０Ｂ、ＲＡＭ３０Ｃなどを備えており、ＲＯＭ３０Ｂに記憶されている制御プログラムを実行することによって冷蔵庫１の各部を制御する。また、制御部３０には操作部１６、圧縮機１７、庫内サーミスタ２９、庫内ファン２６、凝縮器ファン１９、除霜ヒータ３１などが接続されている。

なお、制御部３０はＣＰＵ３０Ａに替えてＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などを備えていてもよい。

（４）冷却運転及び除霜運転
次に、図４を参照して、制御部３０によって実行される冷却運転及び除霜運転について説明する。

（４－１）冷却運転
先ず、冷却運転について説明する。冷却運転は、圧縮機１７及び凝縮器ファン１９を運転し、庫内ファン２６を回転させることによって庫内温度を予め設定されている冷却温度範囲内に維持するものである。冷却温度範囲の上限温度（図４では省略している）は例えば設定温度＋２Ｋ［ケルビン］であり、下限温度は設定温度－２Ｋ［ケルビン］である。

制御部３０は冷蔵庫１の電源が投入されると庫内温度を冷却温度範囲の上限温度まで下げるプルダウン運転を実行し、庫内温度が上限温度に達すると冷却運転に移行する。
冷却運転では、制御部３０はプルダウン運転よりも回転数を下げて圧縮機１７及び凝縮器ファン１９を運転するとともに、庫内ファン２６を回転させる。そして、制御部３０は所定のサンプリング時間毎に庫内温度を検出し、庫内温度が冷却温度範囲の下限温度に達すると圧縮機１７及び凝縮器ファン１９を停止させる。圧縮機１７及び凝縮器ファン１９を停止させると庫内温度が徐々に上昇する。制御部３０は庫内温度が冷却温度範囲の上限温度に達すると圧縮機１７及び凝縮器ファン１９の運転を再開する。これを繰り返すことによって庫内温度が冷却温度範囲内に維持される。

（４－２）除霜運転
次に、除霜運転について説明する。制御部３０は冷却運転中に除霜開始条件が成立すると蒸発器２０に付着した霜を溶かすために除霜運転を行う。ここで、本実施形態では除霜方式としてヒータデフロスト方式とオフサイクルデフロスト方式とがある。制御部３０は除霜開始条件が成立するといずれの除霜方式で除霜するかを判断し、いずれか判断した除霜方式によって除霜する。以下、具体的に説明する。

先ず、除霜開始条件について説明する。除霜開始条件は「最後に蒸発器２０の除霜が完了したときから一定時間（例えば６時間）が経過した」、「予め設定されている時刻に達した」などである。なお、除霜開始条件はこれらに限定されるものではなく、適宜に決定することができる。

次に、ヒータデフロスト方式及びオフサイクルデフロスト方式について説明する。ヒータデフロスト方式は除霜ヒータ３１を用いて除霜する方式である。ヒータデフロスト方式では、制御部３０は圧縮機１７、凝縮器ファン１９及び庫内ファン２６を停止させ、除霜ヒータ３１に通電して蒸発器２０を加熱する。そして、制御部３０は庫内温度がヒータデフロスト終了温度まで上昇すると除霜ヒータ３１への通電を停止する。

ただし、制御部３０は除霜ヒータ３１への通電を停止しても蒸発器２０の水切りのために直ぐには圧縮機１７、凝縮器ファン１９及び庫内ファン２６の運転を再開せず、１０分が経過すると圧縮機１７、凝縮器ファン１９及び庫内ファン２６の運転を再開する。これによりヒータデフロスト方式による除霜が終了して冷却運転に戻る。

ヒータデフロスト方式は蒸発器２０を加熱するので除霜能力が高い一方、以下のようなデメリットがある。
・除霜ヒータへの通電により消費電力が増大する。
・除霜ヒータへの通電により庫内温度が上昇するため、その後の冷却運転で冷蔵庫１の消費電力量が増大する。
・除霜ヒータへの通電により庫内温度が上昇するため、庫内の収納物が温度変化によって劣化する虞がある。

オフサイクルデフロスト方式は除霜ヒータ３１を用いずに除霜する方式である。オフサイクルデフロスト方式では、制御部３０は圧縮機１７及び凝縮器ファン１９を停止させる一方、庫内ファン２６については回転させたままにする。また、オフサイクルデフロスト方式では制御部３０は除霜ヒータ３１への通電は行わない。

蒸発器２０の着霜量が少ない場合はオフサイクルデフロスト方式でも十分に除霜することができる。具体的には、圧縮機１７を停止させると庫内温度が上昇するので、着霜量が少ない場合は除霜ヒータ３１への通電を行わなくても庫内ファン２６による上昇する庫内空気の循環によって十分に除霜することができる。

そして、制御部３０は庫内温度がオフサイクルデフロスト終了温度以上である状態が５分間（一定時間の一例）継続するとオフサイクルデフロスト方式による除霜を終了して冷却運転に戻る。オフサイクルデフロスト終了温度はヒータデフロスト終了温度より低い温度である。
オフサイクルデフロスト方式では除霜ヒータ３１に通電しないのでヒータデフロスト方式のデメリットを抑制できる一方、除霜能力はヒータデフロスト方式に比べて劣る。

次に、除霜開始条件が成立したときにいずれの除霜方式で除霜するかの判断について説明する。
ここでは先ず、庫内温度と着霜量との関係について説明する。冷蔵庫１の断熱扉１２を開閉すると庫外の空気（以下、外気という）が庫内に入り込む。通常、外気は庫内の空気に比べて湿気が高いので、外気が入り込むと蒸発器２０に霜が付着し易くなる。扉開閉が多い等の理由で蒸発器２０の着霜量が多くなる場合は冷蔵庫１の冷却性能が低下していくため、除霜開始前では庫内温度が高くなる。このため、除霜開始前に庫内温度が高い場合は大量の霜を溶かすためにヒータデフロスト方式によって除霜することが望ましい。

逆に、扉開閉が少なく蒸発器２０の着霜量が少ない場合は冷蔵庫１の冷却性能の低下がないため、除霜開始前でも庫内温度が低くなる。このため庫内温度が低い場合はヒータデフロスト方式のデメリットを抑制するためにオフサイクルデフロスト方式によって除霜することが望ましい。

ただし、庫内温度が高い場合であっても、直前に断熱扉１２が開けられて一時的に庫内温度が高くなっただけの場合もある。その場合は着霜量が少ないので、ヒータデフロスト方式によって除霜すると消費電力が増大するなどのデメリットがある。

そこで、制御部３０は、除霜開始条件が成立すると、直前の５分（一定時間の一例）以内に庫内温度が常にオフサイクルデフロスト終了温度以上であったか否かを判断し、常にオフサイクルデフロスト終了温度以上であった場合は着霜量が多いと判断してヒータデフロスト方式によって除霜する。
一方、５分以内に庫内温度がオフサイクルデフロスト終了温度未満である期間があった場合は、その５分以内に庫内温度が一時的にオフサイクルデフロスト終了温度以上である期間があっても制御部３０は着霜量が少ないと判断し、オフサイクルデフロスト方式によって除霜する。「５分以内に庫内温度がオフサイクルデフロスト終了温度未満である期間があった場合」は所定の条件の一例である。

例えば、図４に示す例では時点Ｔ２において除霜開始条件が成立している。そして、時点Ｔ２の５分前の時点である時点Ｔ１から時点Ｔ２までの期間に庫内温度が常にオフサイクルデフロスト終了温度以上になっている。このため、制御部３０は時点Ｔ２においてヒータデフロスト方式によって除霜を開始する。
そして、図４に示す例では時点Ｔ３において庫内温度がヒータデフロスト終了温度に達している。このため、制御部３０は時点Ｔ３で除霜ヒータ３１への通電を停止する。

また、図４に示す例では時点Ｔ６において除霜開始条件が再度成立している。そして、時点Ｔ６の５分前の時点である時点Ｔ５から時点Ｔ６まで庫内温度が常にオフサイクルデフロスト終了温度未満となっている。このため、制御部３０は時点Ｔ６においてオフサイクルデフロスト方式によって除霜を開始する。
そして、図４に示す例ではオフサイクルデフロスト方式による除霜中に断熱扉１２が開閉され、時点Ｔ７において庫内温度がオフサイクルデフロスト終了温度に達している。しかしながら、庫内温度がオフサイクルデフロスト終了温度以上である状態は時点Ｔ７から５分後の時点である時点Ｔ８まで継続していない。このため、制御部３０は時点Ｔ８以降もオフサイクルデフロスト方式による除霜を継続する。

そして、図４に示す例では時点Ｔ９において庫内温度がオフサイクルデフロスト終了温度に達しており、庫内温度がオフサイクルデフロスト終了温度以上である状態が時点Ｔ９から５分後の時点である時点Ｔ１０まで継続している。このため、制御部３０は時点Ｔ１０においてオフサイクルデフロスト方式による除霜を終了し、冷却運転に戻る。

（５）実施形態の効果
以上説明した実施形態１に係る冷蔵庫１によると、オフサイクルデフロスト方式による除霜を行っているときに庫内温度がオフサイクルデフロスト終了温度以上になってもオフサイクルデフロスト終了温度以上の状態が５分間継続しなければ除霜を終了しないので、断熱扉１２が開けられても直ぐに閉じられた場合はオフサイクルデフロスト方式による除霜が継続される。このため、庫内温度がオフサイクルデフロスト終了温度まで上昇すると直ぐに除霜を終了する場合に比べて除霜不良を抑制することができる。

また、冷蔵庫１によると、一定時間（ここでは５分）が３分から７分の範囲内の時間である。一定時間が短すぎると断熱扉１２が開けられて庫内温度が上昇した場合でも庫内温度がオフサイクルデフロスト終了温度以上である状態が一定時間継続してしまうので、除霜が完了していないにもかかわらず除霜が終了してしまい、除霜不良となる虞がある。このため、一定時間が短すぎることは好ましくない。ただし、一定時間が長すぎると十分に除霜されているにもかかわらず除霜が継続されてしまうので庫内温度が上昇し過ぎてしまう虞がある。このため長すぎることも望ましくない。

＜他の実施形態＞
本明細書によって開示される技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本明細書によって開示される技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態では一定時間として５分を例に説明したが、一定時間は５分に限られない。ただし、前述したように一定時間が長すぎたり短すぎたりすることは好ましくないので、３分から７分の範囲内の時間であることが望ましい。

（２）上記実施形態では所定の条件として「５分以内に庫内温度がオフサイクルデフロスト終了温度未満である期間があった場合」を例に説明したが、所定の条件はこれに限られない。例えば、除霜ヒータ３１を備えておらず常にオフサイクルデフロスト方式によって除霜する場合は、前述した除霜開始条件が所定の条件の一例である。

（３）上記実施形態では冷却貯蔵庫として冷蔵庫１を例に説明したが、冷却貯蔵庫は冷凍庫であってもよい。

１…冷蔵庫（冷却貯蔵庫の一例）、１７…圧縮機、２０…蒸発器、２９…庫内サーミスタ（庫内温度センサの一例）、３０…制御部

Claims

蒸発器と、
冷媒を圧縮して前記蒸発器に供給する圧縮機と、
開口を有する貯蔵庫本体と、
前記開口を開閉する扉と、
前記貯蔵庫本体内の空気温度であって、前記扉の開閉によって温度変化する庫内温度を検知する庫内温度センサと、
制御部と、
を備え、
前記庫内温度センサは、前記蒸発器の外部であって、前記蒸発器によって冷却された冷気を前記貯蔵庫本体内に循環させる庫内ファンと、前記蒸発器との間に設けられており、
前記制御部は、
所定の条件が成立するとオフサイクルデフロスト方式によって前記蒸発器の除霜を開始し、その後に所定の終了条件が成立すると当該除霜を終了する一方、前記終了条件が成立しない場合には当該除霜を継続するものとされ、
前記庫内温度センサによって検知された前記庫内温度が、オフサイクルデフロスト終了温度以上である状態が一定時間継続した場合には、前記終了条件が成立したと判定し、
前記庫内温度センサによって検知された前記庫内温度が、前記オフサイクルデフロスト終了温度以上である状態が一定時間継続しない場合には、前記扉の開閉による一時的な温度上昇が生じたものとして前記終了条件が成立しないと判定する、冷却貯蔵庫。
請求項１に記載の冷却貯蔵庫であって、
前記一定時間は３分から７分の範囲内の時間である、冷却貯蔵庫。
請求項１または請求項２に記載の冷却貯蔵庫であって、
前記蒸発器に付着した霜を溶かすための除霜ヒータを備え、
前記制御部は、前記庫内温度センサによって検知された前記庫内温度に応じて、前記オフサイクルデフロスト方式、または前記除霜ヒータを用いるヒータデフロスト方式を選択し、選択した方式によって前記蒸発器の除霜を実行する、冷却貯蔵庫。
請求項３に記載の冷却貯蔵庫であって、
前記制御部は、
所定の除霜開始条件が成立すると、その直前の所定時間内において前記庫内温度センサによって検知された前記庫内温度が前記オフサイクルデフロスト終了温度未満である期間があったか否かを判別し、
前記庫内温度が前記オフサイクルデフロスト終了温度未満である期間があった場合には、前記オフサイクルデフロスト方式によって前記蒸発器の除霜を開始し、
前記庫内温度が前記オフサイクルデフロスト終了温度未満である期間がなく、常に前記オフサイクルデフロスト終了温度以上であった場合には、前記ヒータデフロスト方式によって前記蒸発器の除霜を開始する、冷却貯蔵庫。