WO2018020653A1 - 冷凍冷蔵庫 - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B47/00—Arrangements for preventing or removing deposits or corrosion, not provided for in another subclass
- F25B47/02—Defrosting cycles
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D21/00—Defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water
- F25D21/06—Removing frost
- F25D21/08—Removing frost by electric heating
Definitions
- the present invention relates to a refrigerator-freezer that performs a defrosting operation.
- refrigerators have been installed in the refrigerator as a heat exchanger that cools the air.
- the air in the refrigerator is cooled by a cooler during operation of the compressor, and blown out to each room in the refrigerator by a blower fan installed at the top of the cooler to cool the food.
- the air that has cooled each room returns to the lower part of the cooler through the return air passage.
- the refrigerator-freezer defrosts at regular intervals to melt the frost adhering to the cooler.
- the thawed frost becomes water and is discharged outside the drain water discharge hole installed at the lower part of the cooler chamber.
- the amount of frost adhering to the cooler tends to increase as the frequency of opening and closing the door increases, and also increases if the ambient room temperature of the refrigerator is high and the humidity is high.
- the heater installed under the cooler and the heater attached to the cooler are energized, and the heater is energized until the temperature sensor installed near the cooler or near the cooler reaches the set temperature. It is intended to melt frost attached to the cooler.
- the temperature inside the warehouse rises while the heater energization time becomes long when there is a lot of frost.
- the defrosting termination temperature is higher than the melting point of ice 0 ° C., for example, often set to around 15 ° C.
- the energy saving performance will deteriorate, and furthermore, the cooling will start from a state in which the temperature in the warehouse is high. It becomes longer and the power consumption increases.
- Patent Document 1 discloses a technique for lowering the defrosting end temperature depending on the degree of the temperature rise of the cooler at the beginning of the defrosting operation.
- a calculation start temperature for example, ⁇ 30 ° C.
- a calculation end temperature for example, ⁇ 2 ° C.
- the temperature change rate is obtained by dividing the difference between the calculation end temperature and the calculation start temperature by the counted time, and the defrosting end temperature is determined based on the temperature change rate.
- the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a refrigerator-freezer that performs an appropriate defrosting operation with respect to the frost formation amount of the cooler.
- the refrigerator-freezer includes a compressor that compresses the refrigerant, a condenser that condenses the refrigerant, a throttle device that expands the condensed refrigerant, and a cooler that evaporates the expanded refrigerant.
- a refrigeration cycle connected via piping, a defrost heater for melting frost attached to the cooler, a defrost temperature sensor for detecting a cooler temperature of the cooler, and energization to the defrost heater are performed.
- a controller that terminates energization of the defrost heater when the cooler temperature detected by the defrost temperature sensor reaches a defrost end temperature, and the controller is detected by the defrost temperature sensor. Calculating a temperature change rate at a set time interval of the cooler temperature, calculating a peak value of the temperature change rate, and calculating the peak value calculated by the calculating unit. Zui and those having a termination setting means for setting the defrost termination temperature.
- the amount of frost formation is accurately determined by the peak value of the temperature change rate of the cooler temperature. Therefore, the defrosting end temperature suitable for the frost formation amount of the cooler is set.
- FIG. 2 is a cross-sectional view of the refrigerator-freezer according to Embodiment 1 of the present invention, taken along the line AA in FIG. It is a figure which shows the temperature operation panel and operation board which concern on Embodiment 1 of this invention. It is a block diagram of the cooler which concerns on Embodiment 1 of this invention. It is a block diagram which shows the code
- FIG. 1 is a front view of the refrigerator-freezer according to Embodiment 1 of the present invention.
- 2 is a cross-sectional view of the refrigerator-freezer according to Embodiment 1 of the present invention, taken along line AA in FIG.
- FIG. 3 is a diagram showing a temperature operation panel and an operation board according to Embodiment 1 of the present invention.
- the main unit of the refrigerator 100 is provided with a refrigerator room 1, an ice making room 2, a switching room 3, a freezer room 4, a vegetable room 5, and the like from the top. As shown in FIG. 2, each room is partitioned by a heat insulating partition wall 6.
- the refrigerator 100 is provided with a refrigeration cycle 90.
- the refrigeration cycle 90 includes a compressor 25 that compresses refrigerant gas, a condenser that condenses and liquefies the compressed refrigerant, a throttling device that decompresses the liquefied refrigerant, and a cooler 18 that evaporates the decompressed refrigerant.
- the cooler 18 is cooled by the endothermic action when the refrigerant evaporates inside.
- the compressor 25 and the condenser are disposed in a machine room provided on the lower back side of the refrigerator refrigerator 100 main body, and the cooler 18 and the expansion device are disposed in a cooler chamber formed inside the rear surface of the refrigerator refrigerator 100. Has been.
- refrigerator compartment shelves 43, 44, 45 divided by a plurality of resin or glass shelves are provided.
- three refrigerator compartment shelves 43, 44, 45 are provided, and an accessory storage case 46 is installed under the lowest refrigerator compartment shelf 45, which is lower than the upper refrigerator compartment shelves 43, 44, 45.
- the temperature is 1 to 2 ° C lower.
- Low temperature cold air has lower buoyancy than normal temperature air and tends to stay downward, so that the temperature of the lower part of the refrigerator compartment 1 is lower than that of the upper part. Therefore, the return port for the cold air in the refrigerator compartment 1 is installed under the accessory storage case 46.
- a refrigerator compartment door 7 is pivotally attached to the front face of the refrigerator compartment 1 by a hinge device 11.
- a plurality of pockets 57 are attached to the refrigerator compartment door 7.
- the refrigerator compartment door 7 is, for example, a type that is divided at the center of the refrigerator 100 to reduce the rotational space required when the door is opened, or a single refrigerator in the refrigerator refrigerator 100 that has a relatively small width (less than about 60 cm). May be of the type made.
- a control panel 47 that distributes the cold air from the bottom of the refrigerator compartment 1 to each shelf is installed in the refrigerator compartment 1 interior.
- the control panel 47 includes, for example, a resin part 48 on the design surface side (inner side) and a foam duct part 49 on the inside.
- the internal foam duct part 49 is provided with air passage holes 56 so that the cold air from the lower part of the refrigerator compartment 1 is taken into the duct portion 50 and the cold air is blown out to the refrigerator compartment shelves 43, 44, 45 in the duct portion 50. ing. Further, a temperature sensor 51 such as a thermistor for detecting the temperature of the refrigerating chamber 1 is installed in the back of the refrigerating chamber 1 to detect the average temperature of the refrigerating chamber 1.
- the upper freezer compartment at the bottom of the refrigerator compartment 1 is provided with independent rooms on the left and right sides, an ice making room 2 equipped with an automatic ice making machine on one side, and a switching room 3 on the other side.
- the ice making chamber 2 is provided with an ice making case 14 which is installed by being transferred to a drawer type door.
- the switching chamber 3 is provided with a switching chamber case 15 that is installed by being transferred to a drawer-type door, and a temperature sensor 52 such as a thermistor that detects the temperature in the switching chamber 3.
- the freezer compartment 4 is provided with a freezer compartment lower case 22 that is intended for long-term storage for about one month, a shallow freezer compartment upper case 23 that is installed by being transferred to the flange of the freezer compartment lower case 22, and the like. Yes. Further, on the back side of the freezer compartment 4, there are provided a blower fan 24, a refrigerator compartment damper device 26, and a switching compartment damper device 27 that are integrated from the upper part of the ice making compartment 2 and the switching compartment 3 to the lower part of the freezer compartment 4. A fan grill 16 is provided. The refrigerating room damper device 26 and the switching room damper device 27 control the temperature of each room by opening and closing the baffles based on the temperatures detected by the temperature sensors 51, 52, and 53 of each room, for example. Further, a temperature sensor 53 such as a thermistor is installed on the surface of the fan grill 16 at the back of the freezer compartment 4 to detect the temperature when the operation and stop of the compressor 25 are determined.
- a temperature sensor 53 such as a thermistor is installed on the
- the vegetable room 5 installed at the lowermost part of the refrigerator 100 is slightly higher in temperature than the refrigerated room 1 but is basically a refrigerated room.
- a lower upper storage case 30 is installed.
- the vegetable room 5 is cooled by using a refrigeration room return air passage 31 installed in the upper part of the main body of the refrigerator 100. For example, as shown in FIG.
- the refrigerating room return air passage 31 passes through the back right back of the switching room 3 and the freezing room 4 and is connected from the right back of the vegetable room 5 to the center back via the ceiling, Furthermore, it is connected to the cooler room. Since the cold air flowing in the refrigeration chamber return air passage 31 is in the refrigeration temperature zone, no heat insulation is required between the refrigeration chamber return air passage 31 and the vegetable compartment 5, but the refrigeration chamber return air passage 31 and the cooler 18 In order to prevent air passage blockage due to frost formation, a heat insulation structure is provided between the two.
- a heat insulating material 28 (for example, urethane foam) is filled between the inner box 17 and the outer box, and the vacuum heat insulating panel 13 is provided on both side surfaces, the back surface, the ceiling surface, the heat insulating material portion inside the door, and the like. Is installed. Since the vacuum heat insulation panel 13 is installed to suppress heat leakage, the vacuum heat insulation panel 13 is disposed inside the heat insulating material 28 so as to surround the interior room.
- An operation panel 8 is installed on the surface of the refrigerator compartment door 7.
- the user can adjust the temperature setting of each room via the operation panel 8.
- FIG. 3 shows the operation panel 8, the operation board 9, and the refrigerator compartment door 7 when the operation panel 8 is removed.
- An outside air temperature sensor 10 for detecting the outside air temperature is mounted on the operation board 9.
- you may install the operation panel 8 in the refrigerator compartment 1 instead of installing in the refrigerator-freezer 100 surface by design.
- the outside air temperature sensor 10 may be installed in the hinge device unit 11 on the upper side of the refrigerator compartment door 7.
- the temperature of each room is adjusted via the buttons 54 and 55 of the operation panel 8 installed on the refrigerator door 7. For example, when the button 54 is pressed, a room to be adjusted is selected. Further, for example, the temperature is adjusted stepwise by pressing the button 55. Specifically, the temperature of the refrigerator compartment 1 is selected from weak (about 6 ° C.), medium (about 3 ° C.), strong (about 1 ° C.) or the like by pressing the button 55. Similarly, the temperature of the freezer compartment 4 is selected from weak (about ⁇ 16 ° C.), medium (about ⁇ 18 ° C.), strong (about ⁇ 20 ° C.) and the like by pressing the button 55.
- the temperature of the switching chamber 3 can be selected in two stages by pressing the button 55, for example, weak (about ⁇ 7 ° C.) or normal freezing (about ⁇ 18 ° C.).
- weak about ⁇ 7 ° C.
- normal freezing about ⁇ 18 ° C.
- the switching chamber 3 is set to a weak freezing setting suitable for frozen storage for about two weeks, for example.
- normal refrigeration when normal refrigeration is set, the switching chamber 3 is set to a normal refrigeration setting suitable for frozen storage for about one month, for example.
- a control device 12 is accommodated in the upper rear portion of the refrigerator compartment 1, and the control device 12 is constituted by a control board provided with, for example, a microcomputer.
- the control device 12 controls electric components used in the refrigerator-freezer 100, for example.
- the control device 12 is connected to the operation board 9 via a signal line and the like, and receives setting information input to the operation panel 8 and a signal detected by the outside air temperature sensor 10 from the operation board 9.
- the control device 12 is connected to temperature sensors 51, 52, 53 and the like installed in each room and receives a detection signal.
- the control device 12 performs arithmetic processing and control of each device based on the acquired signal.
- the control device 12 controls a defrosting operation for defrosting the cooler 18.
- the refrigerator-freezer 100 further includes a defrost heater that melts frost attached to the cooler 18, and a defrost temperature sensor 71 that is installed in the cooler 18 and detects the temperature of the cooler 18. ing.
- the control device 12 controls energization of the defrost heater. The frost adhering to the cooler 18 is melted by the heat of the energized defrosting heater to become a liquid, and flows from the cooler chamber through the drain hole 20 to the evaporating dish 21 provided in the machine chamber.
- FIG. 4A is a configuration diagram of the cooler according to Embodiment 1 of the present invention.
- FIG. 4B is a configuration diagram illustrating a cord heater and a heater tube of the cooler according to Embodiment 1 of the present invention.
- FIG. 4C is a schematic diagram showing the configuration of the defrosting heater according to Embodiment 1 of the present invention.
- FIG. 4D is a configuration diagram showing a positional relationship between the cooler and the defrost heater according to Embodiment 1 of the present invention.
- the cooler 18 includes an aluminum fin 62 having a thickness of about 0.1 to 0.2 mm, an aluminum or copper refrigerant pipe 63 having a thickness of about 0.5 to 1.3 mm, and a cord heater 64. It is composed of an aluminum heater tube 65 and the like. The heater tube 65 is caulked and fixed by fixing plates 66 at the left and right ends of the cooler 18.
- the code heater 64 is configured by covering a resistance wire 68 (for example, nichrome wire) with an insulator 69 (for example, an insulator made of vinyl chloride resin).
- the lower part of the cooler 18 is recessed, a part of the cooler 18 is disposed on the back side of the recess, and the refrigerant pipe 63 and the heater pipe 65 are also provided on the part disposed on the back side.
- a defrost heater 19 is attached to the recess at the bottom of the cooler 18.
- the defrosting heater 19 is configured, for example, of a type in which a resistance wire 59 is installed in a glass tube 67 and both ends of the glass tube 67 are sealed with a rubber cap 70 or the like.
- a defrost heater roof 58 is installed on the glass tube 67 so that the defrost water from the cooler 18 is not broken when the defrost is taken.
- FIG. 5 is a functional block diagram of the control device according to Embodiment 1 of the present invention.
- the control device 12 includes operation control means 81, calculation means 82, end setting means 83, threshold value changing means 84, time measuring means 85, and storage means 86.
- the operation control means 81 controls each device based on the detected temperature or the like.
- the operation control means 81 cools the inside of the cabinet so that the temperatures detected by the temperature sensors 51, 52, 53 and the like installed in each room become the target set temperature.
- the operation control means 81 adjusts the rotation speeds of the compressor 25 and the blower fan 24, the opening degree of the throttle device, the refrigerator compartment damper device 26, and the switching chamber damper device 27, and the like. Further, for example, when a set time has elapsed since the previous defrosting, the operation control means 81 stops the operation of the compressor 25 and energizes the defrosting heater 72 to start the defrosting operation. Then, when the defrosting temperature sensor 71 reaches the defrosting end temperature, the operation control means stops energization to the defrosting heater 72, operates the compressor 25 to end the defrosting operation, and restarts cooling in the warehouse.
- the calculating means 82 acquires signals from the sensors such as the temperature sensors 51, 52, 53, the defrost temperature sensor 71, the outside air temperature sensor 10, and converts them into temperatures.
- the calculating means 82 refers to the output of the time measuring means 85, stores the temperature data in the storage means 86, and calculates the data. Specifically, the calculation means 82 performs calculations such as calculation of the temperature change rate of the cooler temperature, calculation of the peak value of the temperature change rate in the initial defrost period, and averaging of the outside air temperature.
- the calculation means 82 transmits the calculation result to the operation control means 81, the end setting means 83, the threshold value changing means 84, or the like.
- the end setting means 83 When the end setting means 83 receives the peak value of the temperature change rate from the computing means 82, the end setting means 83 sets the defrosting end temperature based on the peak value.
- the end setting means 83 sets the defrosting end temperature lower as the peak value increases. For example, a table in which the peak value and the defrosting end temperature are associated with each other or a threshold value of the peak value (first threshold value) is stored in the storage unit, and the end setting unit 83 compares the received peak value with the table or threshold value.
- the defrosting end temperature may be set.
- the end setting unit 83 transmits the defrosting end temperature to the operation control unit 81.
- the threshold value changing unit 84 changes the setting of the first threshold value stored in the storage unit 86 based on the information on the outside air temperature acquired from the calculating unit 82, for example.
- the threshold value changing unit 84 sets the first threshold value higher as the outside air temperature becomes higher.
- a plurality of set values V1, V2 are stored in advance in the storage means 86 in association with the outside air temperature, and the set value V1 or the set value V2 is set as the first threshold according to the acquired outside temperature information. Good.
- the threshold value changing unit 84 transmits the set first threshold value to the end setting unit 83.
- the time measuring means 85 is constituted by a timer or the like, for example, and measures time and outputs a time signal.
- the time measuring means 85 is referred to when the calculating means 82 performs the calculation, and is also referred to when the operation control means 81 measures the elapsed time from the previous defrosting.
- the storage unit 86 stores a preset threshold value such as a first threshold value, a plurality of defrosting end temperatures, data stored by the calculation unit 82, and the like.
- operation information such as a target set temperature of each room and the rotation speed of the compressor 25 is stored, and is referred to by the operation control means 81 when the inside of the refrigerator is cooled.
- FIG. 6 is an explanatory diagram showing changes in the cooler temperature over time.
- FIG. 7 is an explanatory diagram showing changes in the temperature change rate with time. 6 and FIG. 7 represents the elapsed time from when the defrosting heater 72 is energized.
- the vertical axis in FIG. 6 represents the cooler temperature T detected by the defrost temperature sensor 71, and the vertical axis in FIG. 7 represents the temperature change rate of the cooler temperature T. 6 and 7, the solid line (a) represents the case where the frosting amount of the cooler 18 is 10 CC, and the solid line (b) represents the case where the frosting amount of the cooler 18 is 285 CC.
- the cooler temperature T is 0 ° C. when the values of the elapsed time t are ta1 and tb1, respectively.
- the defrosting initial sections Ria and Rib from the -20 ° C. to ⁇ 5 ° C. detected temperature are indicated by arrows in the solid line (a) and the solid line (b). Since the defrosting initial section Rib when there is a lot of frost is longer than the initial defrosting section Ria when there is little frost and the temperature rises more slowly, conventionally, the defrosting initial sections Ria and Rib are used to estimate the amount of frost formation. The rate of temperature increase is used. In the defrosting initial sections Ria and Rib, the detected temperature seems to rise almost linearly, but the specific heat of the cooler 18 and the frost has temperature dependence, and thus has a convex curve shape. .
- the temperature change rate ⁇ K shown in FIG. 7 is a graph of the temperature change rate ⁇ K (m) calculated by the calculation means 82.
- Table 1 shows a calculation image of the temperature change rate ⁇ K (m).
- Table 1 shows the cooler temperature T as data T (n) every time the elapsed time t elapses 1 second. Further, when the elapsed time t is 120 seconds or more, the temperature change rate ⁇ K (m) is calculated as compared with the previous data. The temperature change rate ⁇ K (m) is calculated by the following equation.
- the first temperature change rate ⁇ K (1) is calculated from the difference between the 120th data T (120) and the first data T (1).
- ⁇ K (1) is calculated to be 4.5.
- the calculation means 82 increases the values of the data indexes n and m one by one every time 1 second elapses, performs the same calculation process, and the temperature change rate at a predetermined time interval (for example, 1 second) as shown in Table 1 ⁇ K (m) is calculated.
- the waveform of the temperature change rate ⁇ K is a convex waveform having a curvature. If the defrosting initial sections Ria and Rib described above are linear, the graph of the temperature change rate ⁇ K should be flat at the peak portions of the defrosting initial sections Rua and Rub (the temperature change rate becomes constant). However, in FIG. 7, since the peak portion is not flat, it is clear that the conventional defrosting initial sections Ria and Rib are not strictly linear.
- the peak of the temperature change rate ⁇ K increases as the amount of frost formation in the cooler 18 decreases. Therefore, in the first embodiment, the amount of frost formation is estimated based on the peak value of the temperature change rate ⁇ K (m) in the defrosting initial sections Rua and Rub. For example, if the peak value is equal to or higher than the set value, it is determined that the amount of frost formation is small, and the defrosting end temperature Tfin can be set to a low value.
- FIG. 8 is a flowchart of defrosting control performed by the control device according to Embodiment 1 of the present invention.
- the operation control means 81 starts energizing the defrosting heater 72 (step ST1).
- the calculating means 82 initializes the peak value ⁇ Kmax to 0 in order to calculate the peak of the temperature change rate ⁇ K (step ST2).
- the calculation means 82 determines whether or not the cooler temperature T detected by the defrosting temperature sensor 71 is 0 ° C. or less (step ST3). If the cooler temperature T is 0 ° C. or less (step ST3; Yes), the processing of step ST3 to step ST9 is repeated.
- the calculating means 82 refers to the timing output of the timing means 85 to determine whether or not an elapsed time t from the start of energization to the defrosting heater 72 has elapsed (step ST4). If one second has not elapsed (step ST4; No), the calculation means 82 refers to the timed output again and repeats step ST4 until one second has elapsed. On the other hand, if 1 second has passed (step ST4; Yes), the calculating means 82 stores the cooler temperature T detected by the defrost temperature sensor 71 in the storage means 86 as data T (n) (step ST5). .
- the calculation means 82 refers to the time measurement output of the time measurement means 85 and determines whether or not the elapsed time t has passed 120 seconds (step ST6). If 120 seconds have not elapsed (step ST6; No), the calculation means 82 returns to step ST3 and repeats steps ST3 to ST6. While steps ST3 to ST6 are repeated, in step ST4, it is determined whether or not 1 second has elapsed since the data T (n) of the cooler temperature T was stored last time.
- the data index n is incremented by 1 every 1 second after the energization of the defrosting heater 72 is started, and the detected temperature of the defrosting temperature sensor 71 is stored in the storage unit 86 as T (n + 1), and 120 seconds elapses. Repeat until.
- step ST6 When 120 seconds have elapsed (step ST6; Yes), the calculation means 82 calculates the temperature change rate ⁇ K (m) by performing the calculation of the above-described equation (1) (step ST7). Then, the calculation means 82 determines whether or not the calculated temperature change rate ⁇ K (m) is larger than the set peak value ⁇ Kmax (step ST8). When the calculated temperature change rate ⁇ K (m) is larger than the peak value ⁇ Kmax set at that time (step ST8; Yes), the calculation means 82 uses the calculated temperature change rate ⁇ K (m) as a value. A new peak value ⁇ Kmax is set (step ST9).
- step ST8 and step ST9 the temperature change rate ⁇ K (m) is compared with the maximum value so far, and the peak value ⁇ Kmax is calculated.
- the value ⁇ Kmax is updated.
- step ST3 to step ST9 are repeated until the cooler temperature T reaches 0 ° C.
- the maximum value of the temperature change rate ⁇ K (m) calculated at the set time interval (every second) is set to the peak value ⁇ Kmax. Is done.
- the calculation means 82 transmits the peak value ⁇ Kmax to the end setting means 83.
- the end setting means 83 determines whether or not the peak value ⁇ Kmax is equal to or greater than the set first threshold value ⁇ Kthr (step ST10). If the peak value ⁇ Kmax is equal to or greater than the first threshold value ⁇ Kthr (step ST10; Yes), the end setting unit 83 sets the defrosting end temperature Tfin to the first temperature (for example, 5 ° C.) (step ST11). On the other hand, if the peak value ⁇ Kmax is less than the first threshold value ⁇ Kthr (step ST10; No), the end setting means 83 sets the defrosting end temperature Tfin to the second temperature (for example, 15 ° C.) (step ST12). In FIG.
- the defrosting end temperature Tfin is set to 15 ° C., which is higher than that in the case of the solid line (a). Is set.
- the end setting unit 83 notifies the operation control unit 81 of the set defrosting end temperature Tfin.
- the operation control means 81 When the operation control means 81 receives the defrosting end temperature Tfin from the end setting means 83, the operation control means 81 acquires the cooler temperature T detected by the defrosting temperature sensor 71 from the calculation means 82, and the acquired cooler temperature T is the defrosting end temperature Tfin. It is determined whether or not this is the case (step ST13). When the cooler temperature T becomes equal to or higher than the defrosting end temperature Tfin (step ST13; Yes), the operation control means 81 ends energization to the defrosting heater 72 and ends the defrosting control (step ST14).
- the subtraction of the detected temperature that is performed when the temperature change rate ⁇ K (m) is obtained in step ST7 is preferably performed with reference to the detected temperature about 120 seconds before as described above.
- the time for the cooler temperature T to rise to around 0 ° C. is substantially determined by the size of the cooler 18 to be used, the wattage of the defrost heater, and the like.
- the cooler 18 mounted on the refrigerator-freezer 100 for general households is operated at a temperature of about ⁇ 25 ° C. to ⁇ 35 ° C. Although the heating time from the operating temperature to 0 ° C.
- the temperature change rate ⁇ K (m) varies depending on the heater wattage, it is about 10 minutes when the amount of frost formation is small, and the temperature change rate ⁇ K (m) is about 300 seconds from the start of energization of the defrosting heater.
- the peak value is ⁇ Kmax. At this time, if the temperature change rate ⁇ K (m) is calculated with reference to the detected temperature, for example, 180 seconds ago, the peak value ⁇ Kmax may be erroneously detected, so a setting time suitable for the defrosting heater to be used is required. is there.
- a plurality of first threshold values ⁇ Kthr and defrosting end temperatures Tfin may be set.
- the defrosting end temperature Tfin is distributed based on the two first threshold values ⁇ Kthr1 and ⁇ Kthr2.
- the end setting unit 83 corresponds to the calculated peak value ⁇ Kmax among the plurality of defrosting end temperatures Tfin1 (for example, 5 ° C.), Tfin2 (for example, 10 ° C.), and Tfin3 (for example, 15 ° C.). You can set something.
- FIG. 9 is a flowchart showing another example of defrosting control performed by the control device according to Embodiment 1 of the present invention.
- FIG. 9 shows control when the first threshold value ⁇ Kthr of the temperature change rate is changed according to the outside air temperature.
- the temperature around the refrigerator / freezer 100 fluctuates, the amount of heat leakage from the box of the refrigerator / freezer 100 to the surroundings fluctuates, and the degree of increase in the cooler temperature T in the defrosting initial sections Rua and Rub also fluctuates. That is, when the outside air temperature changes, the heat leakage to the refrigerator / freezer 100 changes, and the temperature rise rate of the cooler 18 is affected.
- the defrosting end temperature Tfin is set lower than the amount of frost formation when the amount of frost formation is large at the time of high outside air. Therefore, for example, the setting value of the first threshold value ⁇ Kthr is stored in the storage unit 86 for each about 5 to 10 ° C. of the outside air temperature, and is set as the first threshold value according to the outside temperature detected by the outside temperature sensor 10. Change the value.
- the calculating means 82 stores the outside air temperature detected by the outside temperature sensor 10 in the same manner that the cooler temperature T is stored in the storage means 86 every second in step ST5. Further, when determining the peak value ⁇ Kmax in step ST9, the calculating means 82 subsequently averages the stored outside air temperature to calculate the average outside air temperature AT in step ST15. When the cooler temperature T exceeds 0 ° C. (step ST3; No), the calculating means 82 transmits the calculated average outside air temperature AT to the threshold changing means 84.
- the threshold changing unit 84 determines whether or not the average outside air temperature AT is equal to or higher than a set temperature (for example, 20 ° C.) (step ST16).
- a set temperature for example, 20 ° C.
- the threshold changing unit 84 sets the set value of the plurality of set values V1 and V2 stored in the storage unit 86 as the first threshold ⁇ Kthr. V1 is set (step ST17).
- the set value V2 is set as the first threshold value ⁇ Kthr (step ST18).
- the threshold value changing unit 84 sets the first threshold value ⁇ Kthr in step ST17 or step ST18, the threshold value changing unit 84 transmits the set first threshold value ⁇ Kthr to the end setting unit 83.
- the end setting means 83 makes the determination in step ST10 based on the first threshold value ⁇ Kthr received from the threshold value changing means 84.
- step ST16 there may be a plurality of set temperatures.
- a set value may be added to the set values V1 and V2 of the first threshold value ⁇ Kthr.
- a plurality of set values of the first threshold value ⁇ Kthr and the outside air temperature are stored in the storage unit 86 in association with each other, and a set value corresponding to the outside air temperature is set as the first threshold value ⁇ Kthr in steps ST16 to ST18. It is good.
- the refrigerator-freezer 100 includes the compressor 25 that compresses the refrigerant, the condenser that condenses the refrigerant, the expansion device that expands the condensed refrigerant, and the cooler that evaporates the expanded refrigerant.
- a refrigeration cycle 90 connected via a refrigerant pipe, a defrost heater for melting frost attached to the cooler 18, a defrost temperature sensor 71 for detecting a cooler temperature T of the cooler 18, and a defrost heater
- the control device 12 ends the energization to the defrosting heater 72.
- 12 calculates a temperature change rate ⁇ K (m) at a set time interval of the cooler temperature T detected by the defrost temperature sensor 71 and calculates a peak value ⁇ Kmax of the temperature change rate.
- the calculation means 82 and the end setting means 83 for setting the defrosting end temperature Tfin based on the peak value ⁇ Kmax calculated by the calculation means 82 are provided.
- the defrosting end temperature Tfin is set based on the peak value ⁇ Kmax, the amount of frosting is determined with high accuracy, and the defrosting end temperature suitable for the frosting amount is set.
- the end setting means 83 sets the defrosting end temperature Tfin lower as the peak value ⁇ Kmax calculated by the calculating means 82 becomes larger.
- the peak value ⁇ Kmax is detected high, so the defrosting end temperature Tfin is set low, the energization time to the defrosting heater 72 is shortened, and the internal temperature rises. Is suppressed.
- the peak value ⁇ Kmax is detected low, so the defrosting end temperature Tfin is set high and the residual frost in the cooler 18 can be reduced.
- the end setting means 83 sets the defrosting end temperature Tfin to the first temperature when the peak value ⁇ Kmax calculated by the calculating means 82 is larger than the first threshold value ⁇ Kthr, and the peak value ⁇ Kmax is smaller than the first threshold value ⁇ Kthr. In this case, the defrosting end temperature Tfin is set to a second temperature higher than the first temperature.
- the defrosting end temperature Tfin is set based on the first threshold value ⁇ Kthr, when the amount of frost formation is small, the energization time to the defrosting heater 72 is shortened, and the rise in the internal temperature is suppressed. The inside cooling is performed efficiently. Moreover, when there is much frost formation amount, the residual frost of the cooler 18 can be reduced.
- the refrigerator-freezer 100 further includes an outside air temperature sensor 10 that detects the outside air temperature
- the control device 12 further includes threshold value changing means 84 that sets the first threshold value ⁇ Kthr higher as the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor 10 increases. Is provided.
- the first threshold value ⁇ Kthr changes according to the outside air temperature
- the amount of frost formation in consideration of the difference in outside air temperature is determined. Therefore, the amount of frost formation is determined with high accuracy regardless of the seasonal change, and defrosting suitable for the amount of frost formation is performed.
- the outside air is low, the absolute humidity in the air is smaller than when the outside air is high, and the amount of frost formation tends to be small. Therefore, if the amount of frost formation is determined accurately when the amount of frost formation is small particularly in low outside air, the refrigerator-freezer 100 is efficiently cooled in low outside air, and energy saving is improved.
- the peak value ⁇ Kmax is the maximum value of the temperature change rate ⁇ K (m) from when the defrosting heater 72 is energized until the cooler temperature T reaches 0 ° C.
- the temperature change rate ⁇ K (m) is large and has a peak waveform in the defrosting initial sections Rua and Rub in which the change in the cooler temperature T is large and curved.
- a difference in frost amount appears in the maximum value of the temperature change rate ⁇ K (m). Therefore, some determination of the amount of frost formation is performed with high accuracy based on the maximum value of the temperature change rate ⁇ K (m) in the defrosting initial sections Rua and Rub.
- FIG. FIG. 10 is a flowchart of defrost control performed by the control device according to Embodiment 2 of the present invention.
- the defrosting end temperature Tfin is set based on the temperature change rate ⁇ K of the cooler temperature T in the defrosting initial sections Rua and Rub.
- the determination process regarding a temperature transition area is further added.
- the state from when the cooler temperature T reaches 0 ° C. until the rate of change in temperature rises again is defined as the temperature transition interval, and the time during the temperature transition interval, that is, the time when the cooler temperature is approximately 0 ° C. To do.
- the temperature transition rate is small. When all the frost is melted, the cooler temperature T rises again. When the amount of frost formation is large, the melting time becomes long.
- the end setting means 83 further causes the time measuring means 85 to measure the melting time, acquires the cooler temperature T from the calculating means 82, and the calculating means 82 causes the temperature change rate ⁇ K2 after reaching 0 ° C. Is calculated.
- the storage unit 86 stores, for example, a positive second threshold value ⁇ K2thr, and the end setting unit 83 determines the end of the temperature transition section when the calculated temperature change rate ⁇ K2 reaches the second threshold value ⁇ K2thr. .
- the end setting means 83 changes the setting of the defrosting end temperature Tfin according to the length of the melting time.
- the defrosting termination temperature Tfin is provisionally determined to be 5 ° C. in step ST11.
- the end setting means 83 starts the timer count of the time measuring means 85 in order to obtain the melting time (step ST20).
- the end setting means 83 also causes the calculation means 82 to calculate the temperature change rate ⁇ K2 (m) after the cooler temperature T reaches 0 ° C. by the same calculation as the calculation of the temperature change rate ⁇ K.
- the calculation means 82 stores the temperature detected by the defrosting temperature sensor 71 in the storage means 86 and calculates the temperature change rate ⁇ K2 (m) (step ST21 to step ST23). .
- the cooler temperature T at the start of the timer count is approximately 0 ° C.
- the temperature change rate ⁇ K 2 at this time is smaller than 2 ° C./120 seconds, and the temperature change rate ⁇ K 2 is further reduced.
- the end setting means 83 compares the calculated temperature change rate ⁇ K2 (m) with a preset second threshold value ⁇ K2thr (for example, 2 ° C./120 seconds) (step ST24). Steps ST21 to ST24 are repeated until the temperature change rate ⁇ K2 (m) reaches the second threshold value ⁇ K2thr.
- step ST24 When all the frost is melted and the temperature of the cooler 18 rises again and the temperature change rate ⁇ K2 (m) becomes equal to or greater than the second threshold value ⁇ K2thr in step ST24 (step ST24; Yes), the end setting means 83 is melted. Make a decision based on time.
- the end setting means 83 determines whether or not the timer count value started in step ST20, that is, the melting time is shorter than a set time (for example, 15 minutes) (step ST25). When the measured melting time is shorter than the set time (step ST25; Yes), since the time required for melting the frost attached to the cooler 18 is small, the end setting means 83 is provisionally determined as the defrosting end temperature Tfin.
- the setting (for example, 5 ° C.) is deferred (step ST26).
- the end setting means 83 sets a higher setting (for example, 5 ° C.) temporarily set to the defrosting end temperature Tfin (for example, 5 ° C.). For example, 15 ° C.) (step ST27).
- the end setting means 83 transmits the defrosting end temperature Tfin that has been stationary in step ST26 or changed in step ST27 to the operation control means 81.
- the reference setting temperature takes into consideration the cooler 18 and the defrosting heater 72 to be used. And set as appropriate.
- the melting time also changes depending on the size of the refrigerator 100, the cooler 18, the wattage of the defrost heater, and the like.
- the refrigerator-freezer 100 includes the compressor 25 that compresses the refrigerant, the condenser that condenses the refrigerant, the expansion device that expands the condensed refrigerant, and the cooler that evaporates the expanded refrigerant.
- a refrigeration cycle 90 connected via a refrigerant pipe, a defrost heater for melting frost attached to the cooler 18, a defrost temperature sensor 71 for detecting a cooler temperature T of the cooler 18, and a defrost heater
- the control unit 12 terminates the energization of the defrosting heater.
- Calculating means 82 for calculating a temperature change rate ⁇ K of a set time interval of the cooler temperature T detected by the defrost temperature sensor 71 and calculating a peak value ⁇ Kmax of the temperature change rate; And end setting means 83 for setting the defrosting end temperature Tfin based on the peak value ⁇ Kmax calculated by the calculating means 82.
- the defrosting end temperature Tfin is set based on the peak value ⁇ Kmax. Therefore, the amount of frost formation is determined with high accuracy, and the defrosting end temperature suitable for the frosting amount is determined. Is set.
- control device 12 further includes a time measuring unit 85 that measures the time during which the cooler temperature is 0 ° C., and the end setting unit 83 is a case where the defrosting end temperature is set to the first temperature, When the time measured by the time measuring means 85 is longer than the set time, the defrosting end temperature Tfin is set from the first temperature to the third temperature higher than the first temperature.
- the degree of frost formation is determined in two steps and the defrosting end temperature Tfin is set, so that the reliability of defrosting in the refrigerator 100 is improved.
- the time measuring means determines the time until the temperature change rate ⁇ K2 (m) reaches the positive second threshold value ⁇ K2thr after the cooler temperature T detected by the defrost temperature sensor 71 reaches 0 ° C. Measured as the time when the temperature is 0 ° C. Accordingly, the range of the temperature change rate ⁇ K2 (m) detected that the frosting of the cooler 18 is in the temperature transition section has a numerical range up to the second threshold value ⁇ K2thr, so that the control device 12 sets the melting time. Easy to measure. Further, since the second threshold value ⁇ K2thr is a positive value, the end setting means 83 can acquire the melting time by defining the end of the temperature transition section when the cooler temperature T rises again.
- the embodiment of the present invention is not limited to the above embodiment, and various changes can be made.
- the arrangement of the rooms of the refrigerator / freezer 100 and the internal configuration of each room may be anything.
- the refrigerator-freezer 100 may not include the ice making chamber 2 and the switching chamber 3.
- control device 12 has been described as being a control board, the operation board 9 may be configured to include all or part of the functions related to the defrosting control of the control device 12.
- any starter and end of heating for defrosting the cooler 18 can be controlled by the control device 12. Something like that.
- the time interval for storing the temperature detected by the defrosting temperature sensor 71 and the time interval for storing the temperature change rate ⁇ K (m) are set to 1 second, the time interval is changed. May be.
- the time interval may be set shorter than 1 second according to the performance of the microcomputer attached to the control board.
- the storage means 86 may store a table in which the peak value and the defrosting end temperature are associated with each other.
- the end setting means 83 may be configured to extract and set the defrosting end temperature corresponding to the calculated peak value ⁇ Kmax from the table.
Landscapes
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Abstract
冷凍冷蔵庫は、冷凍サイクルと、冷却器に付着した霜を融解させる霜取りヒータと、冷却器温度を検出する霜取り温度センサと、霜取りヒータへの通電を行っているときに、霜取り温度センサにより検出された冷却器温度が霜取り終了温度になると、霜取りヒータへの通電を終了する制御装置と、を備える。制御装置は、霜取り温度センサで検出された冷却器温度の設定時間間隔の温度変化率を算出し、温度変化率のピーク値を演算する演算手段と、演算手段により演算されたピーク値に基づいて、霜取り終了温度を設定する終了設定手段と、を有する。このため冷凍冷蔵庫は、冷却器の着霜量に対して適切な霜取り動作を行う冷凍冷蔵庫を提供することができる。
Description
本発明は、霜取り動作を行う冷凍冷蔵庫に関する。
従来、冷凍冷蔵庫には空気を冷やす熱交換器として冷却器が庫内奥に設置されている。庫内の空気は圧縮機運転時に冷却器で冷やされ、冷却器上部に設置された送風ファンにより庫内の各部屋に吹き出されて食品を冷やしている。各部屋を冷却した空気は戻り風路を通って冷却器下部に戻ってくる。また食品の出し入れ等の扉開閉の際に、庫内の空気と庫外の空気が交換され、庫外の高温度及び高湿度の空気が庫内に取り込まれ、冷却器の表面に霜として付着する。冷凍冷蔵庫は一定間隔で霜取りを行って、冷却器に付着した霜を融解する。融解された霜は水となり冷却器室下部に設置されたドレン水排出穴から庫外へ排出される。冷却器に付着する霜の量は、扉開閉頻度が多いほど多く、また冷蔵庫の周囲室温が高く高湿度であればなお多くなる傾向にある。
霜取り時の動作は、冷却器下に設置されたヒータ及び冷却器に取り付けられたヒータに通電を行い、冷却器又は冷却器の近傍に設置された温度センサが設定温度になるまでヒータの通電を行うことで冷却器に付着した霜を融解するものである。このとき、庫内冷却が行われずにヒータ通電がなされるため、庫内の温度は上昇する一方であり、霜が多いときにはヒータ通電時間は長くなってしまう。冷却器に付いた霜を完全に溶かすために、霜取り終了温度は、氷の融点0℃より高く、例えば15℃前後に設定されることが多い。
また霜取りヒータの入力も大きく、通電時間が長ければ省エネルギー性も悪化してしまい、更には庫内の温度が高い状態から冷却することになるため、霜取り動作終了後の圧縮機の運転時間もその分長くなってしまい、消費電力量が増加する。
そのため冷凍冷蔵庫において、霜が少ないと判断した場合に、霜取り終了温度を低く設定することで霜取り時間を短縮し、庫内の温度上昇の抑制並びに消費電力量の低減を図るものがある(例えば特許文献1参照)。特許文献1では、霜取り運転開始当初の冷却器の温度上昇の度合いにより霜取り終了温度を低くする技術が開示されている。特許文献1では、ヒータに通電が開始されて冷却器の温度が上昇しているところで演算開始温度(例えば-30℃)及び演算終了温度(例えば-2℃)が設定され、演算開始温度から演算終了温度になるまでの時間をカウントしている。特許文献1では、演算終了温度と演算開始温度との差をカウントした時間で除算して温度変化率を求め、温度変化率の大小によって霜取り終了温度が決定されている。
霜取り動作時の初期の温度変化は、理論的には、冷却器材料の比熱及び霜の比熱が温度依存性を持たなければ0℃に上昇するまで直線的に変化する。しかし実際には比熱に温度依存性があるため、冷却器の温度は厳密には若干の曲率をもって変化し、温度変化率は経過時間とともに変化する。そのため特許文献1では、霜取り動作中の温度変化が時間に対してなるべく線形となるところで演算開始温度及び演算終了温度を設定する必要がある。また温度変化率を線形として算出して着霜量の多少を判定しているので、正確性に欠ける場合がある。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、冷却器の着霜量に対して適切な霜取り動作を行う冷凍冷蔵庫を提供することを目的としている。
本発明に係る冷凍冷蔵庫は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮された前記冷媒を膨張させる絞り装置と、膨張した前記冷媒を蒸発させる冷却器と、が冷媒配管を介して接続された冷凍サイクルと、前記冷却器に付着した霜を融解させる霜取りヒータと、前記冷却器の冷却器温度を検出する霜取り温度センサと、前記霜取りヒータへの通電を行っているときに、前記霜取り温度センサにより検出された前記冷却器温度が霜取り終了温度になると、前記霜取りヒータへの通電を終了する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記霜取り温度センサで検出された前記冷却器温度の設定時間間隔の温度変化率を算出し、前記温度変化率のピーク値を演算する演算手段と、前記演算手段により演算された前記ピーク値に基づいて、前記霜取り終了温度を設定する終了設定手段と、を有するものである。
本発明の冷凍冷蔵庫によれば、冷却器温度の温度変化率のピーク値によって着霜量の多少が精度良く判別される。したがって、冷却器の着霜量に適した霜取り終了温度が設定される。
実施の形態1.
図1~図3に基づいて、冷凍冷蔵庫100の構成について説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係る冷凍冷蔵庫の正面図である。図2は、本発明の実施の形態1に係る冷凍冷蔵庫の図1のA-A断面図である。図3は、本発明の実施の形態1に係る温度操作パネル及び操作基板を示す図である。
図1~図3に基づいて、冷凍冷蔵庫100の構成について説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係る冷凍冷蔵庫の正面図である。図2は、本発明の実施の形態1に係る冷凍冷蔵庫の図1のA-A断面図である。図3は、本発明の実施の形態1に係る温度操作パネル及び操作基板を示す図である。
冷凍冷蔵庫100本体には、上部から冷蔵室1、製氷室2、切替室3、冷凍室4、及び野菜室5等の部屋が設けられている。図2に示されるように、各部屋はおのおの断熱仕切り壁6によって仕切られている。また冷凍冷蔵庫100は冷凍サイクル90を備えている。冷凍サイクル90は、冷媒ガスを圧縮する圧縮機25と、圧縮された冷媒を凝縮し液化する凝縮器と、液化された冷媒を減圧する絞り装置と、減圧された冷媒を蒸発させる冷却器18と、が冷媒配管を介して接続されている。冷却器18は、冷媒が内部で蒸発し、この蒸発したときの吸熱作用により冷却される。例えば圧縮機25及び凝縮器は、冷凍冷蔵庫100本体の背面下側に設けられた機械室に配置され、冷却器18及び絞り装置は、冷凍冷蔵庫100の背面内部に形成された冷却器室に配置されている。
冷蔵室1の室内には複数個の樹脂製又はガラス製の棚で区画された冷蔵室棚43,44,45が設けられている。図2では、3つの冷蔵室棚43,44,45が設けられ、一番下の冷蔵室棚45の下には小物収納ケース46が設置され、上部の冷蔵室棚43,44,45よりも1~2℃低い温度となっている。低温の冷気は常温の空気よりも浮力が小さく下方に滞留しやすいので、冷蔵室1の下部は上部より温度が低くなっている。そのため、冷蔵室1の冷気の戻り口が小物収納ケース46下に設置されている。冷蔵室1の前面には、ヒンジ装置部11によって冷蔵室扉7が回動可能に取り付けられている。冷蔵室扉7には複数個のポケット57が取り付けられている。冷蔵室扉7は、例えば冷凍冷蔵庫100中央で分割されて扉開時に必要な回動スペースを抑えたタイプのもの、又は、幅が比較的小さい(およそ60cm未満)冷凍冷蔵庫100において一枚で構成されたタイプのものであってもよい。冷蔵室1奥部には冷蔵室1奥下部からの冷気を各棚に分配するコントロールパネル47が設置されている。コントロールパネル47は、例えば意匠面側(庫内側)が樹脂部品48、内部が発泡ダクト部品49で構成されている。内部の発泡ダクト部品49には、冷蔵室1奥下部からの冷気をダクト部50に取り込み、ダクト部50に各冷蔵室棚43,44,45に冷気を吹き出すように風路孔56が設けられている。また冷蔵室1奥中部には、冷蔵室1の温度を検出する例えばサーミスタ等の温度センサ51が設置されており、冷蔵室1の平均的な温度を検出している。
冷蔵室1下部の上部冷凍室は左右に独立した部屋が設けられ、一方に自動製氷機を備えた製氷室2が、他方に切替室3が配置されている。製氷室2には引き出し式の扉に転置して設置される製氷室ケース14が設置されている。また切替室3には、引き出し式の扉に転置して設置される切替室ケース15、及び切替室3内の温度を検出するサーミスタ等の温度センサ52が設置されている。
冷凍室4には、1ヶ月ほどの長期保存を目安とした冷凍室下部ケース22、及び冷凍室下部ケース22のフランジに転置して設置される浅底の冷凍室上部ケース23等が設置されている。また冷凍室4奥側には、製氷室2及び切替室3の上部から冷凍室4の下部まで一体となった、送風ファン24と冷蔵室用ダンパ装置26と切替室用ダンパ装置27とを備えたファングリル16が設けられている。冷蔵室用ダンパ装置26及び切替室用ダンパ装置27は、例えば各部屋の温度センサ51,52,53で検出される温度に基づいてバッフルを開閉させ、各部屋の温度コントロールを行う。また、冷凍室4奥のファングリル16の表面には、圧縮機25の運転及び停止を決定する際の温度を検知する、サーミスタ等の温度センサ53が設置されている。
冷凍冷蔵庫100の最も下部に設置される野菜室5は、冷蔵室1よりもわずかに高温であるが、基本的には冷蔵温度帯の部屋である。野菜室5には、例えば大きな野菜等が収納される下部収納ケース29と、下部収納ケース29のフランジに載置して設置され、例えば葉物野菜や小物野菜が保管される、下部収納ケース29よりも浅底の上部収納ケース30とが設置されている。野菜室5の冷却は、冷凍冷蔵庫100の本体上部に設置される冷蔵室戻り風路31を利用する。冷蔵室戻り風路31は、例えば図1に示されるように、切替室3及び冷凍室4の背面右奥を通過し、野菜室5の右奥から天井部を経由して中央奥へ繋がり、更に冷却器室へと繋がっている。冷蔵室戻り風路31内を流れる冷気は冷蔵温度帯であるため、冷蔵室戻り風路31と野菜室5の間には断熱構成は必要ないが、冷蔵室戻り風路31と冷却器18との間には着霜による風路閉塞を防止するために断熱構成が設けられている。
また内箱17と外箱の間には断熱材28(例えばウレタン発泡材)が充填され、更に冷凍冷蔵庫100両側面、背面、天井面、及び扉内部の断熱材部分等には真空断熱パネル13が設置されている。真空断熱パネル13は熱漏洩を抑制するために設置されるものであるため、庫内部屋を囲むように断熱材28内部に配置される。
冷蔵室扉7の表面には操作パネル8が設置されており、例えば利用者は操作パネル8を介して各部屋の温度設定を調節できる。図3には、操作パネル8を取り外したときの操作パネル8、操作基板9、及び冷蔵室扉7が示されている。操作基板9には外気温度を検出する外気温度センサ10が搭載されている。なお、操作パネル8は、意匠的に冷凍冷蔵庫100表面に設置する代わりに、冷蔵室1内に設置してもよい。その場合、外気温度センサ10は、冷蔵室扉7上側のヒンジ装置部11に設置されてもよい。
各部屋の温度調整は、冷蔵室扉7に設置された操作パネル8のボタン54,55等を介して行われる。例えばボタン54の押下により、調整対象の部屋が選択される。またボタン55の押下により、例えば温度が段階的に調整される。具体的には、冷蔵室1の温度は、ボタン55の押下により弱(約6℃)、中(約3℃)、又は強(約1℃)等から選択される。冷凍室4の温度も同様に、ボタン55の押下により弱(約-16℃)、中(約-18℃)、強(約-20℃)等から選択される。切替室3の温度も同様に、ボタン55の押下により例えば弱(約-7℃)又は通常冷凍(約-18℃)等の2段階で選択できる。切替室3の温度設定に弱が選択されると、切替室3は例えば2週間程度の冷凍保存に適した弱めの冷凍設定になる。一方、通常冷凍が設定されると、切替室3は例えば1ヶ月程度の冷凍保存に適した通常の冷凍設定になる。
冷蔵室1の背面上部には制御装置12が収納されており、制御装置12は、例えばマイコン等を備えた制御基板で構成される。制御装置12は、例えば冷凍冷蔵庫100に使用されている電気部品の制御を行う。制御装置12は、信号線等を介して操作基板9に接続されており、操作パネル8に入力された設定情報及び外気温度センサ10により検出された信号等を、操作基板9から受信する。また制御装置12は、各部屋に設置された温度センサ51,52,53等に接続されており、検出信号を受信する。制御装置12は、取得した信号に基づいて演算処理及び各機器の制御等を行う。
また制御装置12は、冷却器18の除霜を行う霜取り動作を制御している。図2に示されるように、冷凍冷蔵庫100は更に、冷却器18に付着した霜を融解させる霜取りヒータと、冷却器18に設置されて冷却器18の温度を検出する霜取り温度センサ71とを備えている。制御装置12は、霜取りヒータの通電を制御する。冷却器18に付着した霜は、通電された霜取りヒータの熱によって融解されて液体となり、冷却器室から排水穴20を通って機械室に設けられた蒸発皿21に流れる。
図4A~図4Dに基づいて、霜取りヒータが除霜ヒータ19とコードヒータ64等とから成る場合を例に、冷却器18及び除霜ヒータ19の構成並びに位置関係について説明する。図4Aは、本発明の実施の形態1に係る冷却器の構成図である。図4Bは、本発明の実施の形態1に係る冷却器のコードヒータ及びヒータ管を示す構成図である。図4Cは、本発明の実施の形態1に係る除霜ヒータの構成を示す模式図である。図4Dは、本発明の実施の形態1に係る冷却器と除霜ヒータとの位置関係を示す構成図である。
冷却器18は、板厚が0.1~0.2mm程度のアルミ製のフィン62と、肉厚が0.5~1.3mm程度のアルミ製又は銅製の冷媒配管63と、コードヒータ64が入ったアルミ製のヒータ管65等とから構成される。ヒータ管65は、冷却器18の左右端の固定板66によってかしめて固定されている。コードヒータ64は、抵抗線68(例えばニクロム線)を絶縁体69(例えば塩化ビニル樹脂製の絶縁体)で被覆して構成されている。冷却器18下部は凹み、冷却器18の一部は凹みの奥側に配置され、奥側に配置された部分にも冷媒配管63及びヒータ管65が設けられている。
冷却器18下部の凹みには除霜ヒータ19が取り付けられている。除霜ヒータ19は、例えばガラス管67内に抵抗線59が設置され、ガラス管67の両端がゴム製のキャップ70等で封じられたタイプのもので構成される。ガラス管67の上には、霜取り時に冷却器18の除霜水がかかって割れないように除霜ヒータルーフ58が設置されている。
図5は、本発明の実施の形態1に係る制御装置の機能ブロック図である。制御装置12は、運転制御手段81と演算手段82と終了設定手段83と閾値変更手段84と計時手段85と記憶手段86とを有している。
運転制御手段81は、検出された温度等に基づいて各機器の制御を行っている。運転制御手段81は、各部屋に設置された温度センサ51,52,53等で検出される温度が目標設定温度となるよう庫内を冷却する。具体的には運転制御手段81は、圧縮機25及び送風ファン24の回転数、並びに、絞り装置、冷蔵室用ダンパ装置26及び切替室用ダンパ装置27の開度等を調整する。また運転制御手段81は、例えば前回の霜取りから設定時間が経過すると、圧縮機25の運転を停止し、霜取りヒータ72に通電して霜取り動作を開始する。そして運転制御手段は、霜取り温度センサ71が霜取り終了温度に達すると、霜取りヒータ72への通電を止め、圧縮機25を運転して霜取り運転を終了し、庫内の冷却を再開する。
演算手段82は、温度センサ51,52,53、霜取り温度センサ71、外気温度センサ10等の各センサから信号を取得して温度に変換する。また演算手段82は計時手段85の出力を参照して、記憶手段86に温度データを格納し、データの演算を行う。具体的には演算手段82は、冷却器温度の温度変化率の算出、霜取り初期区間における温度変化率のピーク値の演算、及び外気温度の平均化等の演算を行う。演算手段82は演算結果を運転制御手段81、終了設定手段83、又は閾値変更手段84等に送信する。
終了設定手段83は、演算手段82から温度変化率のピーク値を受信すると、ピーク値に基づいて霜取り終了温度を設定する。終了設定手段83は、ピーク値が大きくなるほど霜取り終了温度を低く設定する。例えば記憶手段に、ピーク値と霜取り終了温度とを関連づけたテーブル、又はピーク値の閾値(第1閾値)を記憶しておき、終了設定手段83は受信したピーク値とテーブル又は閾値とを比較して霜取り終了温度を設定する構成であってもよい。終了設定手段83は、霜取り終了温度を運転制御手段81に送信する。
閾値変更手段84は、演算手段82から取得した外気温度の情報に基づいて例えば記憶手段86に記憶されている第1閾値の設定を変更する。閾値変更手段84は、外気温度が高くなるほど第1閾値を高く設定する。予め記憶手段86に、外気温度に対応づけて複数の設定値V1,V2を記憶しておき、取得した外気温度の情報に応じて第1閾値に設定値V1又は設定値V2を設定してもよい。閾値変更手段84は、設定された第1閾値を終了設定手段83へ送信する。
計時手段85は例えばタイマ等で構成され、時間を計測して計時信号を出力するものである。例えば計時手段85は、演算手段82が演算を行う際に参照され、また運転制御手段81が前回の霜取りからの経過時間を計測するときに参照される。
記憶手段86は、第1閾値等の予め設定された閾値、複数の霜取り終了温度、及び、演算手段82により格納されたデータ等が記憶されている。また、各部屋の目標設定温度、及び圧縮機25の回転数等の運転情報が記憶されており、庫内の冷却時には運転制御手段81によって参照される。
図6は、時間経過に対する冷却器温度の変化を示す説明図である。図7は、時間経過に対する温度変化率の変化を示す説明図である。図6及び図7の横軸は、霜取りヒータ72に通電が開始されたときからの経過時間を表している。図6の縦軸は、霜取り温度センサ71によって検出された冷却器温度Tを表しており、図7の縦軸は、冷却器温度Tの温度変化率を表している。図6及び図7において、実線(a)は冷却器18の着霜量が10CCの場合、実線(b)は冷却器18の着霜量が285CCの場合を表している。実線(a)及び実線(b)において、それぞれ経過時間tの値がta2、tb2のとき、霜取りヒータ72への通電が終了している。ここでは説明のため、実線(a)及び実線(b)の双方で霜取り終了温度Tfinが5℃に設定された場合の推移が示されている。霜取りヒータ72の出力は一定であり、図6に示されるように、検出された冷却器温度Tが設定された霜取り終了温度Tfin(5℃)になると、霜取り動作から冷却動作に移行して圧縮機25が運転を開始し、冷却器18の温度は下がっていく。
また図6及び図7の実線(a)及び実線(b)において、それぞれ経過時間tの値がta1、tb1のとき、冷却器温度Tが0℃になっている。図6には、実線(a)及び実線(b)において検出温度が-20℃から-5℃になるまでの霜取り初期区間Ria,Ribがそれぞれ矢印で示されている。霜が多い場合の霜取り初期区間Ribの方が、霜の少ない場合の霜取り初期区間Riaより長く、温度の上昇の度合いが緩やかであるため、従来、着霜量の推定に霜取り初期区間Ria,Ribの温度上昇率が利用されている。霜取り初期区間Ria,Ribにおいて検出温度はほぼ線形に上昇しているように見えるが、冷却器18及び霜の比熱は温度依存性を有しているため、上に凸の曲線形となっている。
図7に示される温度変化率ΔKは、演算手段82によって算出された温度変化率ΔK(m)をグラフにしたものである。表1は、温度変化率ΔK(m)の演算イメージを表している。
表1には、経過時間tが1秒経過するごとの冷却器温度TがデータT(n)として表されている。また、経過時間tが120秒以上になると、前のデータと比較して温度変化率ΔK(m)が算出されている。温度変化率ΔK(m)は以下の式で算出される。
つまり、120秒経過すると120番目のデータT(120)と1番目のデータT(1)との差から1番目の温度変化率ΔK(1)が算出される。このように表1ではΔK(1)は4.5と算出されている。演算手段82は、1秒経過するごとにデータ指標n,mの値を一つずつ増やして同様の演算処理を行い、表1に示されるような所定時間間隔(例えば1秒)の温度変化率ΔK(m)が算出される。
霜取りヒータの通電が開始されてから冷却器温度Tが霜の融解温度(0℃)に達するまでの経過時間tは、着霜量が10ccの実線(a)の場合はt=ta1(例えば9分)、一方着霜量が285ccの場合はt=tb1(例えば12分)である。実線(a)において霜取りヒータ通電開始から経過時間t=ta1までの区間、及び、実線(b)において霜取りヒータ通電開始から経過時間t=tb1までの区間を、それぞれ霜取り初期区間Rua,Rubとする。霜取り初期区間Rua,Rubにおいて温度変化率ΔKの波形は、曲率を有する上に凸の波形となっている。先述した霜取り初期区間Ria,Ribが線形であるならば、温度変化率ΔKのグラフは霜取り初期区間Rua,Rubのピークの部分で平らになる(温度変化率が一定となる)はずである。しかし図7ではピークの部分は平らになっていないことから、従来の霜取り初期区間Ria,Ribは厳密には線形でないことが明らかである。
また図7の実線(a)及び実線(b)では、冷却器18の着霜量が少ないほど、温度変化率ΔKのピークは高くなっていく。したがって、実施の形態1では、霜取り初期区間Rua,Rubでの温度変化率ΔK(m)のピーク値に基づいて、着霜量の多少を推定している。例えばピーク値が設定値以上であれば着霜量は少ないと判断し、霜取り終了温度Tfinを低いものに設定することができる。
図8は、本発明の実施の形態1に係る制御装置が行う霜取り制御のフローチャートである。霜取り動作が開始されると、運転制御手段81は、霜取りヒータ72に通電を開始する(ステップST1)。演算手段82は、温度変化率ΔKのピークを演算するため、ピーク値ΔKmaxを0に初期化する(ステップST2)。霜取りヒータへの通電が開始されると、演算手段82は、霜取り温度センサ71により検出された冷却器温度Tが0℃以下であるか否かを判断する(ステップST3)。冷却器温度Tが0℃以下であれば(ステップST3;Yes)、ステップST3~ステップST9の処理を繰り返す。演算手段82は、計時手段85の計時出力を参照して、霜取りヒータ72への通電が開始してからの経過時間tが1秒経過しているか否かを判断する(ステップST4)。演算手段82は、1秒経過していなければ(ステップST4;No)再び計時出力を参照して1秒経過するのまでステップST4を繰り返す。一方、1秒経過していれば(ステップST4;Yes)、演算手段82は、霜取り温度センサ71により検出された冷却器温度TをデータT(n)として記憶手段86に格納する(ステップST5)。次に演算手段82は、計時手段85の計時出力を参照して経過時間tが120秒経過したか否かを判断する(ステップST6)。演算手段82は、120秒経過していなければ(ステップST6;No)ステップST3に戻り、ステップST3~ステップST6を繰り返す。ステップST3~ステップST6が繰り返される間、ステップST4では、冷却器温度TのデータT(n)が前回格納されてから1秒経過したか否かが判断される。このように、霜取りヒータ72に通電が開始されてから1秒経過ごとにデータ指標nが1増え、T(n+1)として霜取り温度センサ71の検出温度が記憶手段86に格納され、120秒経過するまで繰り返される。
演算手段82は、120秒経過すると(ステップST6;Yes)、先述した式(1)の演算を行って温度変化率ΔK(m)を算出する(ステップST7)。そして演算手段82は、算出された温度変化率ΔK(m)が、設定されているピーク値ΔKmaxより大きいか否かを判断する(ステップST8)。算出された温度変化率ΔK(m)がそのとき設定されているピーク値ΔKmaxより大きい場合には(ステップST8;Yes)、演算手段82は、算出された温度変化率ΔK(m)の値を新たなピーク値ΔKmaxとして設定する(ステップST9)。このように、温度変化率ΔK(m)の最大値、即ちピーク値ΔKmaxを演算するために、ステップST8及びステップST9では、温度変化率ΔK(m)がそれまでの最大値と比較され、ピーク値ΔKmaxが更新される。冷却器温度Tが0℃に達するまでステップST3~ステップST9が繰り返されると、設定時間間隔(1秒ごと)で算出された温度変化率ΔK(m)のうち最大の値がピーク値ΔKmaxに設定される。そして冷却器温度Tが0℃を超えると、演算手段82は、ピーク値ΔKmaxを終了設定手段83へ送信する。
終了設定手段83は、演算手段82からピーク値ΔKmaxを受信すると、ピーク値ΔKmaxが、設定された第1閾値ΔKthr以上であるか否かを判断する(ステップST10)。ピーク値ΔKmaxが第1閾値ΔKthr以上であれば(ステップST10;Yes)、終了設定手段83は、霜取り終了温度Tfinを第1温度(例えば5℃)に設定する(ステップST11)。一方、ピーク値ΔKmaxが第1閾値ΔKthr未満であれば(ステップST10;No)、終了設定手段83は、霜取り終了温度Tfinを第2温度(例えば15℃)に設定する(ステップST12)。図7において例えば第1閾値ΔKthrが7.5と設定されていれば、実線(a)の場合と(b)の場合とでは異なる霜取り終了温度が設定される。つまり、第1閾値ΔKthrより大きいピーク値ΔKmaxが検出される実線(a)の場合には、着霜量が少ないと判断されて、霜取り終了温度Tfinは低い温度(5℃)に設定される。一方、第1閾値ΔKthrより小さいピーク値ΔKmaxが検出される実線(b)の場合には、着霜量が多いと判断され、霜取り終了温度Tfinは実線(a)の場合よりも高い15℃に設定される。終了設定手段83は、ステップST11又はステップST12にて霜取り終了温度Tfinを設定すると、設定した霜取り終了温度Tfinを運転制御手段81に通知する。
運転制御手段81は、終了設定手段83から霜取り終了温度Tfinを受信すると、霜取り温度センサ71で検出された冷却器温度Tを演算手段82から取得し、取得した冷却器温度Tが霜取り終了温度Tfin以上であるか否かを判断する(ステップST13)。冷却器温度Tが霜取り終了温度Tfin以上になると(ステップST13;Yes)、運転制御手段81は、霜取りヒータ72への通電を終了して霜取り制御を終了する(ステップST14)。
なお、ステップST7で温度変化率ΔK(m)を求める際に行う検出温度の減算は、先述したように120秒程度前の検出温度を参照して行うのが望ましい。使用する冷却器18の大きさや霜取りヒータのワット数等によって、冷却器温度Tが0℃付近まで上昇する時間はほぼ決まる。一般家庭用の冷凍冷蔵庫100に搭載する冷却器18はおよそ-25℃~-35℃程度の温度で運転されている。運転温度から0℃まで加熱する時間は、ヒータワット数によっても異なるが、着霜量が少ない場合には10分程度であり、温度変化率ΔK(m)は霜取りヒータの通電開始から300秒程度でピーク値ΔKmaxとなる。このとき、温度変化率ΔK(m)を例えば180秒前の検出温度を参照して算出すると、ピーク値ΔKmaxを誤検知する場合があるため、使用する霜取りヒータ等に適した設定時間が必要である。
また、第1閾値ΔKthr及び霜取り終了温度Tfinをそれぞれ複数設定してもよい。その場合、ステップST10において例えば2つの第1閾値ΔKthr1,ΔKthr2に基づいて霜取り終了温度Tfinを振り分ける。そして終了設定手段83はステップST11及びステップST12で、複数の霜取り終了温度Tfin1(例えば5℃)、Tfin2(例えば10℃)、及びTfin3(例えば15℃)のうち演算されたピーク値ΔKmaxに対応するものを設定すればよい。
図9は、本発明の実施の形態1に係る制御装置が行う霜取り制御の別の一例を示すフローチャートである。図9には、外気温度に応じて温度変化率の第1閾値ΔKthrを変化させる場合の制御が示されている。冷凍冷蔵庫100周囲の温度が変動すると、冷凍冷蔵庫100の箱体から周囲への熱漏洩量が変動し、また霜取り初期区間Rua,Rubにおける冷却器温度Tの上昇の度合いも変動する。つまり、外気温度が変化すると冷凍冷蔵庫100への熱漏洩が変化し、冷却器18の温度上昇率に影響が出てくる。外気温度が高い場合には、冷凍冷蔵庫100外への熱漏洩が大きくなり、冷却器18の温度上昇を促進して温度上昇率が大きくなる。一方、外気温度が低い場合には、冷凍冷蔵庫100外への熱漏洩が小さくなり、冷却器18の温度上昇は抑制され温度上昇率が小さくなる。例えば高外気時に合わせて第1閾値ΔKthrを設定すると、着霜量が同じであっても低外気時には温度変化率ΔKが小さくなるため、着霜量が少ない場合に、低外気時に霜取り終了温度Tfinを低くすることができなくなる。また低外気時に合わせて第1閾値ΔKthrを設定すると、高外気時に着霜量が多い場合に、着霜量に対し霜取り終了温度Tfinが低く設定されてしまう。したがって、例えば記憶手段86に外気温度5~10℃程度ごとに第1閾値ΔKthrの設定値を記憶しておき、外気温度センサ10で検出される外気温度に応じて、第1閾値として設定する設定値を変えればよい。
図9の霜取り制御では、図8の霜取り制御に、更に外気温度に関するステップが追加されている。以下、図8と異なるステップについて説明し、図8と同様のステップについては説明を省略する。
演算手段82は、ステップST5において、冷却器温度Tを記憶手段86に1秒ごとに格納するのと同様に、外気温度センサ10により検出された外気温度も格納する。また演算手段82は、ステップST9にてピーク値ΔKmaxを決定すると、続いてステップST15において、格納されている外気温度を平均化して平均外気温度ATを算出する。演算手段82は、冷却器温度Tが0℃を超えると(ステップST3;No)、算出した平均外気温度ATを閾値変更手段84に送信する。
閾値変更手段84は、演算手段82から平均外気温度ATを受信すると、平均外気温度ATが設定温度(例えば20℃)以上であるか否かを判断する(ステップST16)。閾値変更手段84は、平均外気温度ATが設定温度以上の場合には(ステップST16;Yes)、第1閾値ΔKthrとして、記憶手段86に記憶されている複数の設定値V1,V2のうち設定値V1を設定する(ステップST17)。一方、平均外気温度ATが設定温度未満の場合には(ステップST16;No)、第1閾値ΔKthrとして設定値V2を設定する(ステップST18)。基本的には外気温度が高い方が温度上昇率は高い数値となるため、高外気時に設定される設定値V1は、低外気時に設定される設定値V2より大きい値となっている。閾値変更手段84は、ステップST17又はステップST18で第1閾値ΔKthrを設定すると、設定された第1閾値ΔKthrを終了設定手段83に送信する。
終了設定手段83は、閾値変更手段84から受信した第1閾値ΔKthrに基づいてステップST10の判断を行う。
なお、ステップST16では設定温度が1つの場合について説明したが、設定温度は複数あってもよく、その場合、第1閾値ΔKthrの設定値V1,V2に更に設定値を追加すればよい。また記憶手段86に、第1閾値ΔKthrの設定値と外気温度とを関連づけて複数記憶しておき、ステップST16~ステップST18において、外気温度に応じた設定値が第1閾値ΔKthrとして設定される構成としてもよい。
以上のように実施の形態1において冷凍冷蔵庫100は、冷媒を圧縮する圧縮機25と、冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮された冷媒を膨張させる絞り装置と、膨張した冷媒を蒸発させる冷却器18と、が冷媒配管を介して接続された冷凍サイクル90と、冷却器18に付着した霜を融解させる霜取りヒータと、冷却器18の冷却器温度Tを検出する霜取り温度センサ71と、霜取りヒータ72への通電を行っているときに、霜取り温度センサ71により検出された冷却器温度Tが霜取り終了温度Tfinになると、霜取りヒータ72への通電を終了する制御装置12と、を備え、制御装置12は、霜取り温度センサ71で検出された冷却器温度Tの設定時間間隔の温度変化率ΔK(m)を算出し、温度変化率のピーク値ΔKmaxを演算する演算手段82と、演算手段82により演算されたピーク値ΔKmaxに基づいて、霜取り終了温度Tfinを設定する終了設定手段83と、を有するものである。
これより、ピーク値ΔKmaxに基づいて霜取り終了温度Tfinが設定されるので、着霜量の多少が精度良く判別され、着霜量に適した霜取り終了温度が設定される。
また、終了設定手段83は、演算手段82により演算されたピーク値ΔKmaxが大きくなるほど霜取り終了温度Tfinを低く設定する。これより、冷却器18の着霜量が少ない場合にはピーク値ΔKmaxが高く検出されるため霜取り終了温度Tfinが低く設定されて、霜取りヒータ72への通電時間が短縮され、庫内温度の上昇が抑制される。また着霜量が多い場合にはピーク値ΔKmaxが低く検出されるため霜取り終了温度Tfinが高く設定されて、冷却器18の残霜を低減できる。
また、終了設定手段83は、演算手段82により演算されたピーク値ΔKmaxが第1閾値ΔKthrより大きい場合には霜取り終了温度Tfinを第1温度に設定し、ピーク値ΔKmaxが第1閾値ΔKthrより小さい場合には霜取り終了温度Tfinを第1温度より高い第2温度に設定する。これより、第1閾値ΔKthrを基準として霜取り終了温度Tfinが設定されるので、着霜量が少ない場合には霜取りヒータ72への通電時間が短縮され、庫内温度の上昇が抑制されるので、庫内冷却が効率よく行われる。また着霜量が多い場合には冷却器18の残霜を低減できる。
また冷凍冷蔵庫100は、外気温度を検出する外気温度センサ10を更に備え、制御装置12は更に、外気温度センサ10により検出された外気温度が高くなるほど第1閾値ΔKthrを高く設定する閾値変更手段84を備える。
これより、外気温度に応じて第1閾値ΔKthrが変化するので、外気温度の違いが加味された着霜量の判断が行われる。そのため、季節の変化によらずに着霜量の多少が精度良く判別され、着霜量に適した除霜が行われる。一般に低外気時は高外気時に比べて空気中の絶対湿度も小さく、着霜量が少ない傾向にある。そのため、特に低外気時に着霜量が少ない場合に着霜量が精度良く判別されれば、低外気時に、冷凍冷蔵庫100の冷却が効率よく行われ、省エネルギー性が向上する。
また、ピーク値ΔKmaxは、霜取りヒータ72が通電されてから冷却器温度Tが0℃に達するまでの間の温度変化率ΔK(m)の最大値である。例えば図6及び図7に示されるように、冷却器温度Tの変化が大きく且つ曲線形になる霜取り初期区間Rua,Rubにおいて、温度変化率ΔK(m)の値は大きく、またピーク波形を有する。更に、温度変化率ΔK(m)の最大値には着霜量の違いが現われる。そのため、霜取り初期区間Rua,Rubの温度変化率ΔK(m)の最大値に基づいて、着霜量の多少の判断が精度よく行われる。
実施の形態2.
図10は、本発明の実施の形態2に係る制御装置が行う霜取り制御のフローチャートである。実施の形態1では、霜取り初期区間Rua,Rubの冷却器温度Tの温度変化率ΔKに基づいて霜取り終了温度Tfinが設定された。実施の形態2では、除霜の信頼性を高めるため、更に温度遷移区間に関する判断処理が追加されている。
図10は、本発明の実施の形態2に係る制御装置が行う霜取り制御のフローチャートである。実施の形態1では、霜取り初期区間Rua,Rubの冷却器温度Tの温度変化率ΔKに基づいて霜取り終了温度Tfinが設定された。実施の形態2では、除霜の信頼性を高めるため、更に温度遷移区間に関する判断処理が追加されている。
図7に示されるように、温度変化率は、霜取り動作中に冷却器温度Tが0℃に達する(t=ta1,tb1)と徐々に低下していき、温度変化率の値が0付近に達した後に再び上昇していく。冷却器温度Tが0℃に達してから温度変化率が再び上昇するまでの状態を温度遷移区間とし、温度遷移区間の時間、つまり冷却器温度が略0℃になっている時間を融解時間とする。温度遷移区間では、霜取りヒータの熱は霜の融解に使われるため、温度変化率は小さい。霜が全て溶けると冷却器温度Tは再び上昇していく。着霜量が多い場合には融解時間が長くなる。
実施の形態2において終了設定手段83は更に、計時手段85に融解時間を計測させ、演算手段82から冷却器温度Tを取得し、演算手段82に、0℃に達した後の温度変化率ΔK2を算出させる。記憶手段86は、例えば正値の第2閾値ΔK2thrを記憶しており、終了設定手段83は、算出された温度変化率ΔK2が第2閾値ΔK2thrに達したときを温度遷移区間の終了と決定する。終了設定手段83は、融解時間の長さに応じて霜取り終了温度Tfinの設定を変更する。
図10に基づいて、実施の形態2の霜取り制御について説明する。以下、図10において図9と異なるステップについて説明し、図9と同様のステップについては説明を省略する。
ステップST10にてピーク値ΔKmaxが第1閾値ΔKthr以上である場合(ステップST10;Yes)、ステップST11にて霜取り終了温度Tfinが5℃と仮決めされる。霜取り終了温度Tfinが仮決めされると、終了設定手段83は、融解時間を得るために計時手段85のタイマカウントを開始する(ステップST20)。また終了設定手段83は、冷却器温度Tが0℃に達した後の温度変化率ΔK2(m)についても、温度変化率ΔKの算出と同様の演算で演算手段82に算出させる。つまり、演算手段82は、タイマカウント開始から1秒経過するごとに、霜取り温度センサ71の検出温度を記憶手段86に格納して温度変化率ΔK2(m)を算出する(ステップST21~ステップST23)。タイマカウントスタート時の冷却器温度Tはほぼ0℃であり、このときの温度変化率ΔK2は2℃/120秒より小さく、温度変化率ΔK2は更に小さくなっていく。終了設定手段83は、算出された温度変化率ΔK2(m)と予め設定された第2閾値ΔK2thr(例えば2℃/120秒)との比較を行う(ステップST24)。温度変化率ΔK2(m)が第2閾値ΔK2thrとなるまでステップST21~ステップST24が繰り返される。
そして、霜が全て融解して再び冷却器18の温度が上昇し、ステップST24において温度変化率ΔK2(m)が第2閾値ΔK2thr以上になると(ステップST24;Yes)、終了設定手段83は、融解時間に基づく判定を行う。終了設定手段83は、ステップST20で開始されたタイマカウント値即ち融解時間が、設定時間(例えば15分)より短いか否かを判定する(ステップST25)。計測された融解時間が設定時間より短い場合には(ステップST25;Yes)、冷却器18に付着した霜の融解に要する時間が少ないので、終了設定手段83は、霜取り終了温度Tfinに仮決めされた設定(例えば5℃)を据え置きする(ステップST26)。一方、計測された融解時間が設定時間以上であった場合には(ステップST25;No)、終了設定手段83は、霜取り終了温度Tfinに仮決めされた設定(例えば5℃)をより高い設定(例えば15℃)に置き換える(ステップST27)。終了設定手段83は、ステップST26において据え置き、又はステップST27において変更された霜取り終了温度Tfinを、運転制御手段81に送信する。
なお、霜取り終了温度Tfinの設定を据え置きにするか又は置き換えにするかを決定する設定温度が15分である場合について説明したが、基準の設定温度は使用する冷却器18及び霜取りヒータ72を考慮して適宜設定すればよい。融解時間は、冷凍冷蔵庫100、冷却器18の大きさ、及び霜取りヒータのワット数等によっても変化する。
以上のように実施の形態2において冷凍冷蔵庫100は、冷媒を圧縮する圧縮機25と、冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮された冷媒を膨張させる絞り装置と、膨張した冷媒を蒸発させる冷却器18と、が冷媒配管を介して接続された冷凍サイクル90と、冷却器18に付着した霜を融解させる霜取りヒータと、冷却器18の冷却器温度Tを検出する霜取り温度センサ71と、霜取りヒータへの通電を行っているときに、霜取り温度センサ71により検出された冷却器温度Tが霜取り終了温度Tfinになると、霜取りヒータへの通電を終了する制御装置12と、を備え、制御装置12は、霜取り温度センサ71で検出された冷却器温度Tの設定時間間隔の温度変化率ΔKを算出し、温度変化率のピーク値ΔKmaxを演算する演算手段82と、演算手段82により演算されたピーク値ΔKmaxに基づいて、霜取り終了温度Tfinを設定する終了設定手段83と、を有するものである。
これより、実施の形態1の場合と同様に、ピーク値ΔKmaxに基づいて霜取り終了温度Tfinが設定されるので、着霜量の多少が精度良く判別され、着霜量に適した霜取り終了温度が設定される。
また、制御装置12は更に、冷却器温度が0℃になっている時間を計測する計時手段85を備え、終了設定手段83は、霜取り終了温度が第1温度に設定された場合であって、計時手段85により計測された時間が設定時間より長い場合には、霜取り終了温度Tfinを第1温度から第1温度より高い第3温度に設定変更する。
これより、着霜量の多少が2段階で判定されて霜取り終了温度Tfinが設定されるので、冷凍冷蔵庫100において除霜の信頼性が高められる。
また、計時手段は、霜取り温度センサ71で検出された冷却器温度Tが0℃に達してから温度変化率ΔK2(m)が正値の第2閾値ΔK2thrに達するまでの時間を冷却器温度が0℃になっている時間として計測する。これより、冷却器18の着霜が温度遷移区間の状態であると検出される温度変化率ΔK2(m)の範囲は第2閾値ΔK2thrまでの数値範囲をもつので、制御装置12は融解時間を計測し易い。また第2閾値ΔK2thrは正値であるため、終了設定手段83は、冷却器温度Tが再び上昇するところで温度遷移区間の終了を定義して融解時間を取得できる。
なお、本発明の実施の形態は上記実施の形態に限定されず、種々の変更を行うことができる。冷凍冷蔵庫100の部屋の配置及び各部屋の内部の構成等は、どのようなものであってもよい。例えば、冷凍冷蔵庫100は製氷室2及び切替室3等を備えていなくてもよい。
また、制御装置12は制御基板であるものとして説明したが、制御装置12の霜取り制御に関する機能の全て又は一部を、操作基板9が備えるよう構成してもよい。
また、冷却器18に設けた霜取りヒータ72がコードヒータ64の場合について説明したが、冷却器18を除霜するための加熱の開始と終了が制御装置12により制御できる構成のものであればどのようなものでもよい。
また、霜取りヒータ72として、冷却器18に設けられたコードヒータ64と冷却器18下に設置された除霜ヒータ19との二つを使用する場合について説明したが、いずれか一つのヒータだけ設けられている場合には、第1閾値ΔKthrを変更することで対応できる。
また、演算手段82が霜取り温度センサ71の検出温度を格納する時間間隔、及び温度変化率ΔK(m)を格納する時間間隔が1秒に設定される場合について説明したが、時間間隔は変更されてもよい。例えば制御基板に取り付けられたマイコンの性能に応じて、時間間隔を1秒より短いく設定してもよい。
また、記憶手段86はピーク値と霜取り終了温度とが対応づけられたテーブルを記憶するものであってもよい。そして終了設定手段83は、演算されたピーク値ΔKmaxに対応する霜取り終了温度をテーブルから抽出して設定する構成であってもよい。
1 冷蔵室、2 製氷室、3 切替室、4 冷凍室、5 野菜室、6 断熱仕切り壁、7 冷蔵室扉、8 操作パネル、9 操作基板、10 外気温度センサ、11 ヒンジ装置部、12 制御装置、13 真空断熱パネル、14 製氷室ケース、15 切替室ケース、16 ファングリル、17 内箱、18 冷却器、19 除霜ヒータ、20 排水穴、21 蒸発皿、22 冷凍室下部ケース、23 冷凍室上部ケース、24 送風ファン、25 圧縮機、26 冷蔵室用ダンパ装置、27 切替室用ダンパ装置、28 断熱材、29 下部収納ケース、30 上部収納ケース、31 冷蔵室戻り風路、43~45 冷蔵室棚、46 小物収納ケース、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、51~53 温度センサ、54,55 ボタン、56 風路孔、57 ポケット、58 除霜ヒータルーフ、59,68 抵抗線、62 フィン、63 冷媒配管、64 コードヒータ、65 ヒータ管、66 固定板、67 ガラス管、69 絶縁体、70 キャップ、71 霜取り温度センサ、72 霜取りヒータ、81 運転制御手段、82 演算手段、83 終了設定手段、84 閾値変更手段、85計時手段、86 記憶手段、90 冷凍サイクル、100 冷凍冷蔵庫、AT 平均外気温度、Ria,Rib,Rua,Rub 霜取り初期区間、T 冷却器温度、T(n) データ、Tfin,Tfin1~Tfin3 霜取り終了温度、V1,V2 設定値、t 経過時間、ΔK,ΔK2 温度変化率、ΔK2thr 第2閾値、ΔKmax ピーク値、ΔKthr,ΔKthr1,ΔKthr2 第1閾値。
Claims (7)
- 冷媒を圧縮する圧縮機と、前記冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮された前記冷媒を膨張させる絞り装置と、膨張した前記冷媒を蒸発させる冷却器と、が冷媒配管を介して接続された冷凍サイクルと、
前記冷却器に付着した霜を融解させる霜取りヒータと、
前記冷却器の冷却器温度を検出する霜取り温度センサと、
前記霜取りヒータへの通電を行っているときに、前記霜取り温度センサにより検出された前記冷却器温度が霜取り終了温度になると、前記霜取りヒータへの通電を終了する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記霜取り温度センサで検出された前記冷却器温度の設定時間間隔の温度変化率を算出し、前記温度変化率のピーク値を演算する演算手段と、
前記演算手段により演算された前記ピーク値に基づいて、前記霜取り終了温度を設定する終了設定手段と、を有する
冷凍冷蔵庫。 - 前記終了設定手段は、前記演算手段により演算された前記ピーク値が大きくなるほど前記霜取り終了温度を低く設定する請求項1記載の冷凍冷蔵庫。
- 前記終了設定手段は、前記演算手段により演算された前記ピーク値が第1閾値より大きい場合には前記霜取り終了温度を第1温度に設定し、前記ピーク値が前記第1閾値より小さい場合には前記霜取り終了温度を前記第1温度より高い第2温度に設定する請求項2記載の冷凍冷蔵庫。
- 前記制御装置は更に、
前記冷却器温度が0℃になっている時間を計測する計時手段を備え、
前記終了設定手段は、前記霜取り終了温度が前記第1温度に設定された場合であって、前記計時手段により計測された前記時間が設定時間より長い場合には、前記霜取り終了温度を前記第1温度から前記第1温度より高い第3温度に設定変更する請求項3記載の冷凍冷蔵庫。 - 前記計時手段は、前記霜取り温度センサで検出された前記冷却器温度が0℃に達してから前記温度変化率が正値の第2閾値に達するまでの時間を前記冷却器温度が0℃になっている時間として計測する請求項4記載の冷凍冷蔵庫。
- 外気温度を検出する外気温度センサを更に備え、
前記制御装置は更に、
前記外気温度センサにより検出された前記外気温度が高くなるほど前記第1閾値を高く設定する閾値変更手段を備える請求項3~5のいずれか一項記載の冷凍冷蔵庫。 - 前記ピーク値は、前記霜取りヒータが通電されてから前記冷却器温度が0℃に達するまでの間の前記温度変化率の最大値である請求項1~6のいずれか一項記載の冷凍冷蔵庫。
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