JPH05149665A - 冷蔵庫の氷温室温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 氷温室と冷凍室の温度変化状態に基づいて自
動的に氷温室の設定温度を修正できるようにした冷蔵庫
の氷温室温度制御装置を提供することを目的とする。 【構成】 氷温室温度制御装置５１は、氷温室の温度を
設定する温度設定手段５２の設定温度Ａと氷温室温度セ
ンサ５３の検出した氷温室温度Ｄとの差Ｃ及び冷凍室温
度センサ４３の検出した冷凍室温度Ｆ並びにＨダンパ−
の開閉比Ｅに基づき前記設定温度を修正した氷温室の制
御温度Ｈを決定する温度決定部５８と、この制御温度と
氷温室温度とに基づきＨダンパー５０の動作を制御する
制御信号を出力する信号出力部６９とを備えたものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、氷温室専用のダクト及
び冷気制御装置を有した冷蔵庫の氷温室温度制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明に先行する実公平２−２１７４
３号公報には、冷凍室と冷蔵室の双方に冷気を供給して
いる状態において、冷凍室内の温度が冷凍室の設定温度
よりも高い所定の保証温度以上になったときに、冷凍室
のみに冷気を供給させる温度保証手段を備えた冷蔵庫が
開示されている。

【０００３】また、本発明に先行する特公平３−２５
７０５号公報には、冷凍機器の運転を設定温度で作動さ
せ下限温度で停止させるものにおいて、冷凍機器が作動
してから一定の期間（無補正時間）は下限温度を変更し
ないが、無補正時間経過後は作動開始からの時間に正比
例して下限温度を上昇させるようにした温度制御方法が
開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の公報にあって
は、冷凍室用扉及び冷蔵室用扉の開閉が頻繁に行われた
り、新たな貯蔵物が収納される等の要因により冷蔵庫の
負荷量が増大して、冷凍室及び冷蔵室の温度が上昇した
場合に、冷凍室に収納されているアイスクリームや長期
冷凍保存用食品の温度上昇による品質の低下を抑制する
ために冷凍室のみに冷気を供給するようにしている。し
かしながら、冷蔵室については考慮されていないため、
冷蔵室の温度上昇はもとより収納食品の品温上昇を抑制
することはできなかった。そこでこの温度保証手段を冷
蔵室に適用すれば、冷蔵室の温度上昇に伴う品質低下は
抑制できるものの、今度は逆に冷凍室のことが考慮され
なくなる。また前述の温度保証手段は、使用者が設定し
た設定温度に対して所定の保証温度を定めるものであ
り、負荷変動に対して設定温度を自動修正するものでは
ないため、負荷変動にあわせて温度上昇を抑制すること
はできなかった。

【０００５】一方前記の公報にあっては、冷凍機器の
運転時間の長さに比例して下限温度が上昇するため、不
感帯域を自動的に補正することができる。しかしなが
ら、冷凍機器の運転継続時間だけによって下限温度を補
正するものであるから、負荷及び貯蔵室の温度変化に基
づいて不感帯域を自動補正することはできない。しかも
この温度制御方法を冷蔵庫に適用した場合には、貯蔵室
の負荷の変動に応じて設定温度を自動的に修正すること
はできず、冷蔵庫への適用には不向きであった。

【０００６】特に最近の冷蔵庫にあっては、冷蔵室の一
部あるいは冷蔵室とは別個に、冷蔵室の温度よりも低く
食品が凍結する直前の温度帯即ち氷温温度帯に維持され
る氷温室を設けたものがある。この氷温室に冷気を導く
ダクト内には、通常冷気の流れを制御するモーターダン
パー等の冷気制御装置が配置されているが、上記２つの
公報には氷温室の温度制御については何ら開示されてい
ない。また圧縮機及び送風機の制御は冷凍室の温度に基
づいてなされ、冷気制御装置の制御は氷温室の温度に基
づいてなされるのが一般的である。

【０００７】そこで本発明では、特に氷温室と冷凍室の
温度変化状態に基づいて自動的に氷温室の設定温度を修
正して、氷温室に収納される食品の品質を長期にわたり
維持できるようにした冷蔵庫の氷温室温度制御装置を提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、冷凍室と、氷
温室と、冷却器で冷却された冷気を氷温室へ導くダクト
と、このダクト内に配置され冷気供給を制御するダンパ
ーを含む冷気制御装置と、氷温室の温度に基づいて前記
ダンパーの動作を制御する温度制御装置とを備えた冷蔵
庫において、前記温度制御装置は、氷温室の温度を設定
する温度設定手段と、氷温室の温度を検出する氷温室温
度センサと、冷凍室の温度、設定温度及び氷温室温度に
基づき前記ダンパーの制御信号を出力する制御手段とか
らなり、この制御手段は、氷温室温度センサの検出した
氷温室温度と設定温度との差及び冷凍室の温度並びに前
記ダンパーの開閉比率に基づいて前記設定温度を修正し
て氷温室の制御温度を決定する温度決定部と、この制御
温度と氷温室温度とに基づき前記制御信号を出力する信
号出力部とを備えた冷蔵庫の氷温室温度制御装置を提供
するものである。

【０００９】

【作用】温度決定部が、氷温室温度センサの検出した氷
温室温度と設定温度との差、冷凍室温度センサが検出し
た冷凍室温度及びダンパーの開閉比率とに基づき、設定
温度の修正量を決定し制御温度を定めるようにしたの
で、氷温室の温度変化状態や負荷の変化を判断すること
ができるとともに負荷の変化に基づいて氷温室の設定温
度を自動的に修正することができる。このため、氷温室
における急激な温度上昇を抑制し、氷温室に収納される
食品の品質低下を抑制することができる。特に冷凍室の
温度を加味して設定温度の修正を行うことから、氷温室
だけでなく冷蔵庫全体の負荷変動をとらえたうえでの設
定温度修正を行うことが可能となり、氷温室の温度変動
を抑えた温度制御が可能となる。

【００１０】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例を説明す
る。

【００１１】１は家庭用冷蔵庫であり、この冷蔵庫１は
その本体を構成する前面開口の断熱箱２と、この開口を
閉塞する扉３，４，５，６，７，８とで構成されてい
る。

【００１２】１１は断熱箱２の内部を上下に仕切る横仕
切壁であり、本実施例ではこの横仕切壁１１の上方を凍
結温度に冷却される冷凍室１２、下方を食品が凍結しな
い温度に冷却される貯蔵室とするものである。尚、貯蔵
室は仕切前部材１３及び仕切板１４により更に上下に仕
切られ、仕切板１４の上方を３℃程度の温度に冷却され
る冷蔵室１５、下方を−１℃〜７℃程度の温度帯で温度
設定可能な選択室１６としている。

【００１３】扉３及び４は、冷凍室１２に対応する回動
式の扉であり、扉４には冷凍室の開口を左右に仕切る仕
切体１７を設けている。扉５及び６は冷蔵室１５に対応
する回動式の扉であり、扉６には冷蔵室の開口を左右に
仕切る仕切体１８を設けている。

【００１４】扉７及び８は、選択室１６において、縦仕
切壁３０によって左右に仕切られるボトル室及び野菜室
に対応する引き出し式扉であり、両扉にはそれぞれ主と
してボトル及び野菜を収納するための上面開口の容器２
１，２２が着脱自在に設けてある。

【００１５】冷凍室１２の背部には冷却器カバー３１と
断熱箱２とで形成される冷却器室があり、この冷却器室
には冷却器としてのプレートフィン型蒸発器（図示せ
ず）及びシロッコファン等の送風機（図示せず）が配置
されている。尚、冷却器室は、カバー３１に形成した吹
出口３２，３３，３４にて冷凍室１２と連通する一方、
ダクト（図示せず）により横仕切壁１１の後部で冷蔵室
１５と連通している。

【００１６】冷凍室１２は２枚の棚３５，３６で上中下
３段に仕切られており、下段は縦仕切板３７により左右
に仕切られている。また、中段左側の後部には自動製氷
機３８が配置されており、この後部空間を製氷室３９と
いう。製氷室は製氷機カバー４０にて覆われるとともに
中段左側の前部と仕切られている。さらに、縦仕切板３
７の左側の空間には自動製氷機で製作した氷を貯める容
器が出し入れ自在に配置してある。

【００１７】縦仕切板３７の右側空間には、底板、左右
側板及び背板からなる容器が冷凍室の底壁となる横仕切
壁１１の上面と間隔を存して引き出し自在に配置され、
この右側空間を急速冷凍室４４という。この容器の底板
にはアルミニウム等熱伝導性の良好な金属板を採用して
いる。尚、冷凍室１２に吹き出された冷気は、容器の底
板と横仕切壁１１とで作られる冷気帰還路４２を介して
冷却器室の下部へ帰還する。また、以下の説明の便宜
上、急速冷凍室４４以外の冷凍室を第１冷凍室４３と称
する。

【００１８】第１冷凍室４３内には、その温度を検出す
るための２つの温度センサが設けてあり、２つのうちの
一方は吹出口３３の近傍に設けられた冷凍室温度センサ
としての主温度センサ４５（以下Ｆセンサという）であ
り、２つのうちの他方は製氷室３９の製氷皿近傍に設け
られた従温度センサ４６である。また、急速冷凍室４４
には、吹出口３４近傍に急冷室温度センサ４７が設けら
れ、容器の底板下面に接触する負荷温度センサ４８が設
けてある。

【００１９】横仕切壁１１の直下には冷蔵室の温度より
も低く食品が凍結する直前の温度即ち氷温温度（例えば
−１℃程度の温度）に維持される氷温室４９が形成され
ている。前記冷却器室は、ダクトを介してこの氷温室４
９にも連通しており、氷温室４９への冷気供給はダクト
の途中に設けた氷温用ダンパーを含む氷温室の冷気制御
装置（以下Ｈダンパーという）により制御される。また
冷蔵室１５への冷気供給は、ダクトの途中に設けた冷蔵
用ダンパーを含む冷蔵室冷気制御装置（図示せず）によ
り制御されるものである。

【００２０】氷温用ダンパーの構成は図示しないが、こ
のダンパーを動かすモータを含めた冷気制御装置として
図１のブロック回路図で５０で示してある。Ｈダンパー
５０は、氷温室温度制御装置５１からの制御信号に基づ
いてその動作が制御されるものである。

【００２１】次に氷温室温度制御装置５１を図１のブロ
ック回路図に基づき説明する。

【００２２】氷温室温度制御装置５１は、氷温室４９に
配置され氷温室の温度を検出する氷温室温度センサ５３
の検出温度Ｄと第１冷凍室４３の主温度センサ４５の検
出温度ＦとＨダンパー５０の開放時間と閉塞時間の比率
Ｅとに基づいて前述の制御信号を出力するものである。
ここでいう制御信号とは、ダンパーを開放させる開放信
号（通常はＯＮ信号）とダンパーを閉塞させる閉塞信号
（通常ＯＦＦ信号）を総称したものである。

【００２３】氷温室温度制御装置５１は、氷温室の温度
を設定する温度設定手段５２と、氷温室の温度を検出す
る氷温室温度センサ５３と、冷凍室の温度、設定温度及
び氷温室温度に基づきダンパーの制御信号を出力する制
御手段５４としてのマイクロコンピュータとからなる。

【００２４】この制御手段５４は、氷温室温度センサ５
３の検出した氷温室温度Ｄと温度設定手段５２の設定し
た設定温度Ａとの差Ｃ及び主温度センサ４３の検出した
冷凍室温度Ｆと前記ダンパーの開閉比率Ｅに基づいて前
記設定温度を修正して氷温室の制御温度Ｈを決定する温
度決定部５８と、この制御温度Ｈと氷温室温度Ｄとに基
づき前記制御信号を出力する信号出力部５９とを備えて
いる。

【００２５】温度決定部５８は、制御信号のうち開放信
号が出力されている時間と閉塞信号が出力されている時
間の比率（即ち開閉比）Ｅを算出する開閉比算出部５５
と、冷凍室温度Ｆと開閉比Ｅとに基づきファジィ推論を
行ってシフト量Ｂを推論するファジィ推論部５６と、氷
温室温度Ｄと前回決定した制御温度Ｈとの差Ｃを算出
し，この差Ｃとシフト量Ｂ及び前回決定した制御温度Ｈ
とから新しい制御温度を演算し今回の制御温度Ｈを決定
する演算部５７とを有する。

【００２６】以上の構成に基づき図４のフローチャート
を参照しながら氷温室温度制御装置５１の動作の流れを
説明する。

【００２７】まず、電源が投入されると、ステップＳ１
で設定温度Ａを入力しこのＡを制御温度Ｈとして取り込
む。次に、ステップＳ２で送風機が運転しているか否か
を判断し、運転していなければステップＳ５でＨダンパ
ー５０の閉塞信号を出力しステップＳ６で閉塞信号が出
力されている時間即ち閉塞時間（即ちＯＦＦ時間）の計
測動作に入り、ステップＳ１６へ移行する。この計測動
作とは図４に示すようにＯＦＦ時間カウント用のタイマ
ーＴＭ２のカウント数を１つ増やす動作を意味する。

【００２８】ステップＳ２で送風機が運転していれば、
ステップＳ４で氷温室温度センサ５３の検出した氷温室
温度Ｄが制御温度Ｈより大きいか否かを判断し、大きく
なければステップＳ５へ移行し、氷温室温度Ｄが制御温
度Ｈより大きければ、ステップＳ７でＨダンパー５０が
閉じているか否かを判断し、閉じていなければステップ
Ｓ１４へ移行する。

【００２９】ステップＳ７でＨダンパー５０が閉じてい
れば、ステップＳ８で氷温室温度Ｄをサンプリングして
氷温室温度Ｄから制御温度Ｈを差し引く演算を行って温
度差Ｃを算出し、ステップＳ９で冷凍室温度Ｆをサンプ
リングし、ステップＳ１０でＨダンパーの開閉比Ｅを演
算し、ステップＳ１１で開閉比Ｅと冷凍室温度Ｆに基づ
きファジィ推論を行ってシフト量Ｂを算出し、ステップ
Ｓ１２で制御温度Ｈにシフト量Ｂを加え温度差Ｃを差し
引いて新たな制御温度Ｈとし、ステップＳ１３で開放時
間と閉塞時間の計測値（即ちＴＭ１及びＴＭ２）をそれ
ぞれリセットする。

【００３０】ステップＳ１４ではダンパー５０の開放信
号を出力し、ステップＳ１５で開放信号が出力されてい
る時間即ち開放時間（即ちＯＮ時間）の計測動作に入
り、ステップＳ１６へ移行する。この計測動作とは図４
に示すようにＯＮ時間カウント用のタイマーＴＭ１のカ
ウント数を１つ増やす動作を意味する。

【００３１】ステップＳ１６では、温度設定手段５２に
よる設定温度Ａの変更があったか否かが判断され、変更
がなければステップＳ２に戻り、変更があればステップ
Ｓ１へ復帰して上述の動作を繰り返す。

【００３２】尚、ステップＳ７でＨダンパーが閉じてい
るか否かを判断するのは、氷温室の温度が制御温度以上
になっていてもダンパーの凍結等何らかの理由でダンパ
ーが閉じている場合（即ちダンパー異常）があり、この
異常を察知するとともに異常をいち早く回避するためで
ある。また、ステップＳ８で温度差Ｃを算出すること
で、この温度差Ｃに基づいて氷温室への食品投入あるい
は氷温室扉の開放があったこと等による氷温室負荷の増
大を判定することができるし、投入食品の熱容量あるい
は扉の開放長さ等から定まる負荷の大きさを判断するこ
とができるものである。

【００３３】さらに、ステップＳ９で冷凍室温度Ｆを取
り込むのは、この温度Ｆを氷温室４９に供給される冷気
の吹出温度として代用して氷温室の温度センサ数を増や
さないようにすることと、氷温室に導入される冷気温度
から冷凍室や冷蔵室等冷蔵庫の他の収納室の温度変化状
況を察知して他の収納室の温度変化状況をファジィ推論
に反映させるためである。

【００３４】次に、ファジイ推論部５６におけるファジ
イ推論について説明する。

【００３５】まず、Ｈダンパーの開放時間と閉塞時間の
比（ここではＴＭ１／ＴＭ２）Ｅに対するメンバーシッ
プ関数を変数〔０／１６，１５／１６〕の区間で（小さ
い・中・大きい）の３通りに正規化し、冷凍室の温度Ｆ
に対するメンバーシップ関数を変数〔−２３．６，−１
２．２〕の区間で（低い・中・高い）の３通りに正規化
する。また、これらの入力に基づく出力としてのシフト
量Ｂに対するメンバーシップ関数を変数〔−０．８，
０．８〕の区間で（下げ幅大・下げ幅小・上下無し・上
げ幅小・上げ幅中）の５通りに正規化する。以上のファ
ジイ変数の定義を示したものが図５である。

【００３６】このシフト量Ｂを決定する制御ルール（１
〜９までの９通りのルール）を表１に示すように定め
た。

【００３７】

【表１】

【００３８】例えば、開閉比Ｅが「中」、冷凍室温度Ｅ
が「低い」場合には、ルール４に基づきシフト量Ｂは
「上げ幅小」と判定される。また、開閉比Ｅが「大き
い」、冷凍室温度Ｆが「高い」場合には、ルール９に基
づきシフト量Ｂは「上下無し」と判定される。

【００３９】ここで、ファジイ推論の過程を図６及び図
７に従い説明する。尚、それぞれのルール毎の結論（シ
フト量Ｂとその適合度０〜１）をＭＩＮ−ＭＡＸ法と重
心法により求める。

【００４０】即ち、ルールに対して、Ｅ，Ｆ２つの変
数に対する適合度の中で小さいもの（ＭＩＮ）をそのル
ールの適合度とし、ルールの回答をシフト量の大きさ
とする。そして、組み合わせでできた４つのルールの
結論の中で適合度が最も大きいもの（ＭＡＸ）に対応し
た回答をシフト量の大きさとし、ルールの全結論に対
する重心値を重心法によって求め、その重心値に対応す
る温度をシフト量Ｂとする。

【００４１】最後に実験値の一例を示すと、開閉比Ｅが
１／１６で冷凍室温度Ｆが−１６．０℃であったときに
は、図６(ａ)(ｂ)に示すように、Ｅとして「小さい，
０．８１２５」と「中，０．１８７５」との２通り、Ｆ
として「中，０．６８７５」と「高い，０．３１２５」
の２通りの結果がえられ、各結果を組み合わせるとルー
ル番号２，３，５，６の計４通りのルールができる。こ
の４つのルールに対してＭＩＮ−ＭＡＸ法によりシフト
量の大きさ「下げ幅小」が、重心法によってシフト量Ｂ
（−０．３３℃）が図６(ｃ)に示すように推論された。
そして、前回決定した制御温度Ｈにシフト量Ｂを加えさ
らに温度差Ｃを差し引いて新たな制御温度Ｈとなして演
算部５７が出力する。

【００４２】他の例として、開閉比Ｅが１４／１６、冷
凍室温度Ｆが−２３．０℃の場合には、図７(ａ)(ｂ)に
示すように、Ｅとして「中，０．１２５」と「大きい，
０．８７５」との２通り、Ｆとして「低い，０．８１２
５」と「中，０．１８７５」との２通りの結果が得ら
れ、各結果を組み合わせると、ルール番号４，５，７，
８の計４通りのルールができる。この４つのルールに対
しＭＩＮ−ＭＡＸ法によりシフト量の大きさ「上げ幅
大」が、重心法によりシフト量Ｂ（０．４３℃）が図７
(ｃ)に示すように推論された。そして、前回決定した制
御温度Ｈにシフト量Ｂを加えさらに温度差Ｃを差し引い
て新たな制御温度Ｈとなして演算部５７が出力する。

【００４３】尚、このような推論の実行は、汎用のマイ
クロコンピュータやディジタルシグナルプロセッサを利
用することにより実現できる。

【００４４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、温度決定
部が、氷温室温度センサの検出した氷温室温度と設定温
度との差、冷凍室温度及びダンパーの開閉比率とに基づ
き、設定温度の修正量を決定し制御温度を定めるように
したので、温度差・冷凍室温度及び開閉比から氷温室の
温度変化状態や負荷の変化を判断することができるとと
もに負荷の変化に基づいて氷温室の設定温度を自動的に
修正することができる。このため、氷温室において温度
変化があった場合に、いち早く制御温度を修正して氷温
室における急激な温度上昇あるいは温度降下を抑制し、
氷温室に収納される食品の品質低下を抑制することがで
きる。

【００４５】特に冷凍室の温度を加味して設定温度の修
正を行うことから、氷温室だけでなく冷蔵庫全体の負荷
変動をとらえたうえでの設定温度修正を行うことが可能
となり、従来よりも氷温室の温度変動を抑えた温度制御
が可能となる。従って、氷温室への食品投入に伴い使用
者は氷温室の設定温度を低下させる必要はなく、使い勝
手のよい冷蔵庫を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の氷温室温度制御装置を示すブロック回
路図である。

【図２】冷蔵庫の扉を開いた状態の外観斜視図である。

【図３】冷蔵庫の扉を外した状態を示す斜視図である。

【図４】氷温室温度制御装置の制御動作を示すフローチ
ャート図である。

【図５】ファジイ変数の定義を示す線図である。

【図６】ファジイ推論の過程の一例を示す線図である。

【図７】図６とは異なる例を示す線図である。

【符号の説明】

１ 冷蔵庫 １２ 冷凍室 ４３ 冷凍室温度センサ ４９ 氷温室 ５０ Ｈダンパー ５１ 氷温室温度制御装置 ５２ 温度設定手段 ５３ 氷温室温度センサ ５４ 制御手段 ５８ 温度決定部 ６９ 信号出力部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷凍室と、氷温室と、冷却器で冷却され
   た冷気を氷温室へ導くダクトと、このダクト内に配置さ
   れ冷気供給を制御するダンパーと、氷温室の温度に基づ
   いて前記ダンパーの動作を制御する温度制御装置とを備
   えた冷蔵庫において、前記温度制御装置は、氷温室の温
   度を設定する温度設定手段と、氷温室の温度を検出する
   氷温室温度センサと、冷凍室の温度、設定温度及び氷温
   室温度に基づき前記ダンパーの制御信号を出力する制御
   手段とからなり、この制御手段は、氷温室温度センサの
   検出した氷温室温度と設定温度との差及び冷凍室の温度
   と前記ダンパーの開閉比率に基づいて前記設定温度を修
   正して氷温室の制御温度を決定する温度決定部と、この
   制御温度と氷温室温度とに基づき前記制御信号を出力す
   る信号出力部とを備えたことを特徴とする冷蔵庫の氷温
   室温度制御装置。