JP2012007760A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】冷蔵室（野菜室含む）と冷凍室を備えた複数の温度帯を有する冷蔵庫において、冷蔵庫特有の冷却運転に応じて蓄冷材を効率的に利用し、省エネ性を向上できる冷蔵庫を提供する。
【解決手段】冷凍室ダンパ５０を開状態として、冷凍サイクルによって生成した冷気を庫内ファン９で循環する冷凍運転時に蓄冷ユニットファン７４を稼働させて蓄冷材に蓄冷する蓄冷運転と、冷凍室ダンパ５０を開状態として、冷凍サイクルによって生成した冷気を庫内ファン９で循環する冷凍運転時に蓄冷ユニットファン７４を稼働させて蓄冷材を放冷する放冷運転とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷蔵庫の冷熱エネルギを蓄熱（ここで「蓄熱」とは温度帯によらず熱を物質に蓄えることを意味する。本発明では低温度域での蓄熱を想定しているため、分かり易くするため「蓄熱」を「蓄冷」と呼ぶ。同様に蓄冷した冷熱エネルギを周囲の空気中に放出することを「放冷」と呼ぶ。）する蓄冷手段を備え、冷蔵庫の運転状況に応じて蓄冷と放冷を行える冷却手段を備えた冷蔵庫に関する。

特許文献１に記載の冷蔵庫では、庫内の温度むらや温度変動、また食品の乾燥を抑制し、食品収納後の冷却運転時間を短縮して食品の保存性を高めることを目的にしている。すなわち、対象とする保存室の天井面に冷却板と蓄冷材をセットにして設け、保存室の外側の天井面に、冷蔵庫の冷却器から庫内ファン（第一の送風機）を稼働した際に発生する冷気によって、冷却板と蓄冷材に冷熱エネルギが蓄えられるように通風ダクトが形成されている。また、保存室内の空気を循環させるために第二の送風機が設けられており、保存室内の温度むらの解消を行っている。

特許文献２に記載の冷蔵庫では、着脱自在な蓄冷材を庫内に設け、使用者が収納する食品に応じて最適な保存方法を選択できることを目的にしている。青果物の保存には、直接冷気を供給しない間接的冷却方法が、乾燥防止の観点で優れている。

以上のように庫内の負荷変動に対応するために、冷蔵庫の冷却手段に追加して蓄冷材を活用した冷蔵庫についての特許文献が複数出願されている。

特開平７−３５４６０号公報（図３参照） 特開２００９−１９２１０９号公報（図２参照）

前記特許文献１および特許文献２に記載の冷蔵庫は、いずれも保存室内の温度変動を抑えるために蓄冷材を活用した冷却方法であり、保存室内の温度むら解消や食品の低温障害防止等、保存性向上に関しての効果が期待できる。しかしながら、特許文献１および特許文献２は、冷蔵庫特有の冷却運転に応じた蓄冷方法や放冷方法についての記載はなく、蓄冷材を活用した冷蔵庫の省エネ性向上に関する運転方法については全く検討されてこなかった。

本発明は前記した課題を解決するものであり、冷蔵室（野菜室含む）と冷凍室を備えた複数の温度帯を有する冷蔵庫において、冷蔵庫特有の冷却運転に応じて蓄冷材を効率的に利用し、省エネ性を向上できる冷蔵庫を提供することを課題とする。

本発明の請求項１に記載の発明は、冷蔵室と冷凍室を備えた複数の温度帯を有する冷蔵庫において、前記冷蔵室に対する冷気の導入および遮断を行う冷蔵室冷気制御手段と、前記冷凍室に対する冷気の導入および遮断を行う冷凍室冷気制御手段と、圧縮機とともに冷凍サイクルを構成する冷却器と、前記冷却器で生成される冷気を送風する第１送風機と、前記冷凍サイクルで生成された冷熱エネルギを蓄冷および放冷する蓄冷放冷手段と、前記蓄冷放冷手段に送風を行う第２送風機と、前記冷蔵室冷気制御手段、冷凍室冷気制御手段、第１送風機および第２送風機を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。冷凍サイクルによって得られる冷熱エネルギを蓄冷材に蓄冷する手段と放冷する手段を有することにより、冷蔵庫の熱負荷が高い時間帯の熱負荷の一部を、蓄冷材を利用して負荷平準化する。

本発明によれば、冷蔵室（野菜室含む）と冷凍室を備えた複数の温度帯を有する冷蔵庫において、冷却室に設けた蓄冷材と専用ファンによって構成される蓄冷ユニットに、庫内の熱負荷が小さくなる扉開閉が少ない時間帯、あるいは冷蔵庫の周囲空気温度が低くなる夜間の時間帯に蓄冷し、蓄冷時の冷凍サイクルの効率が高い時に蓄冷することで省エネ性に配慮している。また、昼間の冷蔵庫の使用頻度が高く、庫内の熱負荷が大きい時、蓄冷材から専用ファンで冷熱エネルギを取り出すことができ、蓄冷材からの放冷運転と冷凍サイクルを併用することにより、圧縮機の低速運転により省エネ化を図ることができる。したがって、従来からの蓄冷材を使った食品の保存性向上に加えて、省エネ性にも考慮した冷蔵庫が提供できる。

本発明の実施形態に係る冷蔵庫の正面外観図である。 冷蔵庫の庫内の構成を示す図１のＡ−Ａ断面図である。 冷蔵庫の冷気ダクトや冷気吹き出し口の配置などを示す正面図である。 蓄冷ユニットを示す概略図の一例である。 蓄冷ユニットを示す図４のＢ−Ｂ断面図である。 冷蔵庫の使用者の一般的な生活パターンと、それに対応した冷蔵庫の熱負荷、冷蔵庫設置場所の気温について模式的に示した図である。 冷蔵庫の運転状況を表すモリエル線図である。 蓄冷時（凝固）の蓄冷材の温度変化を示すグラフである。 放冷時（融解）の蓄冷材の温度変化を示すグラフである。 蓄冷ユニットに蓄冷する際の概略を示すフローチャートである。 蓄冷運転時の冷蔵庫の運転状況とそれに関する機器の動作状態図である。 冷凍運転時に放冷運転を併用する場合の概略を示すフローチャートである。 冷凍運転時に放冷運転をする際の冷蔵庫の運転状況とそれに関する機器の状態図である。 冷蔵運転時に放冷運転を実施する場合の概略を示すフローチャートである。 冷蔵運転時に放冷運転を実施する際の冷蔵庫の運転状況とそれに関する機器の状態図である。 圧縮機ＯＦＦ中に実施する霜冷却運転中に放冷運転を実施する場合の概略を示すフローチャートである。 圧縮機ＯＦＦ中に実施する霜冷却運転中に放冷運転する際の冷蔵庫の運転状況とそれに関する機器の状態図である。 除霜運転中に放冷運転を実施する場合の概略を示すフローチャートである。 除霜運転中に放冷運転を実施する際の冷蔵庫の運転状況とそれに関する機器の状態図である。

図１に示すように、本実施形態の冷蔵庫１は、上方から、冷蔵室２、製氷室３、上段冷凍室４、下段冷凍室５、野菜室６を備えている。これら冷蔵室２、製氷室３、上段冷凍室４、下段冷凍室５、野菜室６は、それぞれの機能に適した温度帯に設定される。なお、以下本明細書中では、製氷室３と上段冷凍室４と下段冷凍室５の総称として冷凍温度帯室（以下、冷凍室と略記する）６０、冷蔵室２と野菜室６の総称として冷蔵温度帯室６１と呼ぶことがある。

冷蔵室２は、前面側に、左右に分割された観音開きの冷蔵室扉２ａ，２ｂを備え、製氷室３、上段冷凍室４、下段冷凍室５、野菜室６は、それぞれ引き出し式の製氷室扉３ａ、上段冷凍室扉４ａ、下段冷凍室扉５ａ、野菜室扉６ａを備えている。以下では、冷蔵室扉２ａ，２ｂ、製氷室扉３ａ、上段冷凍室扉４ａ、下段冷凍室扉５ａ、野菜室扉６ａを単に扉２ａ，２ｂ，３ａ，４ａ，５ａ，６ａと称する。

また、冷蔵庫１は、扉２ａ，２ｂ，３ａ，４ａ，５ａ，６ａの開閉状態をそれぞれ検知する図示しない扉センサと、扉開放状態と判定された状態が所定時間（例えば１分間）以上継続された場合に、使用者に報知する図示しないアラーム、冷蔵室２や野菜室６の温度設定や冷凍温度帯室６０の温度設定をする図示しない温度設定器等を備えている。

図２に示すように、冷蔵庫１の庫外と庫内は、発泡断熱材（発泡ポリウレタン）を充填することにより形成される断熱箱体１０により隔てられている。また、冷蔵庫１の断熱箱体１０は真空断熱材２５を実装している。

冷蔵庫１の庫内は、断熱仕切壁２８により、冷蔵室２と上段冷凍室４及び製氷室３（図１参照）とが隔てられ、断熱仕切壁２９により、下段冷凍室５と野菜室６とが隔てられている。

冷蔵室２は、扉２ａ，２ｂ（図１参照）の庫内側に、複数の扉ポケット３２が備えられ、また複数の棚３６により縦方向に複数の貯蔵スペースに区画されている。

上段冷凍室４、下段冷凍室５及び野菜室６は、各室の前方に備えられた扉４ａ，５ａ，６ａと一体に引き出される、収納容器４ｂ，５ｂ，６ｂがそれぞれ設けられており、扉４ａ，５ａ，６ａの図示しない取手部に手を掛けて手前側に引き出すことにより収納容器４ｂ，５ｂ，６ｂが引き出せるようになっている。図１に示す製氷室３にも同様に、扉３ａと一体に、図示しない収納容器（図２中（３ｂ）で表示）が設けられ、扉３ａの図示しない取手部に手を掛けて手前側に引き出すことにより収納容器３ｂが引き出せるようになっている。

なお、上段冷凍室４は、急速冷凍室として使用できるように構成されている。急速冷凍性能の向上のために、上段冷凍室４の収納容器４ｂには図示しないアルミトレーが備えられており、冷凍速度が向上するようになっている。

また、冷蔵庫１は、冷却器７、庫内ファン９（第１送風機）、冷蔵室送風ダクト１１、冷凍室送風ダクト１２、冷蔵室ダンパ（冷蔵室冷気制御手段。以下、Ｒダンパと略記する）２０、冷凍室ダンパ（冷凍室冷気制御手段。以下、Ｆダンパと略記する）５０、蓄冷ユニット７０、制御装置１００などを備えている。

冷却器７は、下段冷凍室５の略背部に配置され、冷媒と空気とで熱交換を行う熱交換器（冷却器、エバポレータ）であり、冷却器収納室８内に設けられている。また、冷却器７は、その下流側に図示しない配管を介して圧縮機２４が接続され、圧縮機２４の下流に、凝縮器（不図示）、減圧手段（キャピラリチューブ）を介して冷却器７と接続されるように構成されている。すなわち、冷媒は、圧縮機２４で圧縮されて高温高圧のガス冷媒に変化し、凝縮器で放熱しながら液化する。液化した冷媒は、減圧手段で減圧され、冷却器７によって周囲空気から熱を奪うことで、冷気が生成される。

庫内ファン９は、冷却器７の上方の冷却器収納室８に取り付けられている。庫内ファン９が作動することにより、冷却器７と熱交換して冷やされた空気（冷却器冷気、以下、冷却器７で冷やされてできた低温空気を「冷却器冷気」（冷気）と称する）が冷蔵室送風ダクト１１を介して冷蔵室２に送られ、また冷凍室送風ダクト１２を介して上段冷凍室４、下段冷凍室５、製氷室３の各室へ送られる。各室への送風はＲダンパ２０とＦダンパ５０の開閉により制御される。

Ｒダンパ２０は、冷蔵室送風ダクト１１の入口に設置されている。Ｒダンパ２０は、後記する制御装置１００によって閉状態となるように制御されることにより、冷却器冷気の冷蔵室２への通流が遮断される。

また、Ｆダンパ５０は、上段冷凍室４の背部に設置されている。Ｆダンパ５０は、後記する制御装置１００によって閉状態となるように制御されることにより、冷却器冷気の製氷室３、上段冷凍室４および下段冷凍室５への通流が遮断される。

図３に示すように、冷蔵室送風ダクト１１は、冷蔵室２と背面側の断熱箱体１０（図２参照）との間に配置され、上下方向に延びる風路と左右方向に延びる風路とで正面視においてＴ字状に形成されている。また、冷蔵室送風ダクト１１には、冷蔵室２内に冷気が吹き出す複数の吹き出し口２ｃが形成されている。

冷凍室送風ダクト１２は、冷凍温度帯室６０（製氷室３、上段冷凍室４、下段冷凍室５）内部の背面に形成されている。また、冷凍室送風ダクト１２には、製氷室３の後方上部に吹き出し口３ｃが形成され、上段冷凍室４の後方上部に吹き出し口４ｃが形成され、下段冷凍室５の後方上部に複数の吹き出し口５ｃが形成されている。

Ｒダンパ２０が開状態、Ｆダンパ５０（図２参照）が閉状態のときには、冷却器冷気が、冷蔵室送風ダクト１１を経て吹き出し口２ｃから冷蔵室２に送られる。冷蔵室２の冷却を終えた冷却器冷気は、冷蔵室２の背面右側下部に備えられた冷蔵室戻り口２ｄから流出し、冷蔵室−野菜室連通ダクト１６を介して、野菜室６の背面右側上部に備えられた野菜室吹き出し口６ｃから野菜室６に流入して野菜室６を冷却する。野菜室６を冷却した冷却器冷気は、断熱仕切壁２９の下部前方に設けられた野菜室戻り口６ｄ（図２参照）から、野菜室戻りダクト１８（図２参照）を介して、冷却器７の幅とほぼ等しい幅の野菜室戻り吹き出し口１８ａから冷却器７に戻る。

また、Ｆダンパ５０が開状態のときには、冷却器７で熱交換された冷却器冷気が庫内ファン９により昇圧され、冷凍室送風ダクト１２を経て各吹き出し口３ｃ，４ｃ，５ｃからそれぞれ製氷室３、上段冷凍室４、下段冷凍室５へ送風される。

なお、図２に示すように、冷却器７が収納された冷却器収納室８の下方には、除霜ヒータ２２が備えられている。除霜ヒータ２２は、例えば、ガラス管ヒータであり、ガラス管の外周にアルミニウム製の放熱フィン（不図示）を備えたものである。また、除霜ヒータ２２の上方には、除霜水が除霜ヒータ２２に滴下することを防止するための上部カバー（不図示）が設けられている。

冷却器７及びその周辺の冷却器収納室８の壁に付着した霜は、除霜運転時に解かされ、その際に生じた除霜水は冷却器収納室８の下部に備えられた樋（トイ）２３に流入した後、排水管２７を介して機械室１９に配置された蒸発皿２１に達し、圧縮機２４及び、機械室１９内に配設される図示しない凝縮器の発熱により蒸発させられる。

また、冷却器７の正面から見て左上部には冷却器７に取り付けられた冷却器温度センサ３５、冷蔵室２には冷蔵室温度センサ３３、下段冷凍室５には冷凍室温度センサ３４がそれぞれ備えられており、それぞれ、冷却器７の温度（以下、冷却器温度と称する）、冷蔵室２の温度（以下、冷蔵室温度と称する）、下段冷凍室５の温度（以下、冷凍室温度と称する）を検知できるようになっている。更に、冷蔵庫１は、庫外の温度を検知する図示しない外気温度センサを備えている。なお、野菜室６にも野菜室温度センサ（不図示）が配置されている。

図４に示すように、蓄冷ユニット７０は、断熱仕切壁２８の下部に位置する上段冷凍室４内に設けられている。この蓄冷ユニット７０は、蓄冷材（蓄冷放冷手段）７２（図５参照）を封入した蓄冷容器７１、内部に蓄冷容器７１を収容するダクト７３、蓄冷と放冷を制御する蓄冷材専用の蓄冷ユニットファン（第２送風機）７４、受け皿７５、蓄冷材温度センサ（蓄冷状態検知手段）７６などで構成されている。

なお、図４では、蓄冷ユニット７０が上段冷凍室４内の上部に設置されているが、上段冷凍室４の収納スペースの影響を少なくするために、冷凍室前面仕切り４０の投影面内に蓄冷ユニット７０を組み込む構成であってもよい。また、以下の実施形態では、上段冷凍室４に蓄冷ユニット７０を設けた場合を例に挙げて説明するが、冷凍温度帯室６０（図１参照）に限定されるものではなく、冷蔵室２や野菜室６に蓄冷ユニット７０を設けてもよい。ただし、いずれの場所に蓄冷ユニット７０を設置するにしても、設置する温度帯に適合した蓄冷材、すなわち設置した場合の温度が蓄冷材の凝固点温度以下になることが必須である。

図５に示すように、蓄冷容器７１は、蓄冷材７２が充填される扁平な箱型のケース７１ａと、複数のフィン７１ｂとで構成されている。なお、蓄冷容器７１は、ステンレス鋼やアルミニウム合金などの熱伝導性に優れた金属材料で形成されている。フィン７１ｂは、ケース７１ａの表面（上面および下面）から突出して形成されることで、伝熱面積が拡大され、蓄冷容器７１と周囲空気との伝熱促進を図っている。なお、フィン７１ｂは、左右方向に間隔を開けて配置され、かつ、前後方向に延びて形成されている。

ダクト７３は、蓄冷容器７１を収容する箱型に形成され、背部に空気（冷気）が導入される導入口７３ａ（図４参照）が形成され、前部に空気（冷気）が排出される排出口７３ｂ（図４参照）が形成されている。また、ダクト７３は、その内壁と各フィン７１ｂの先端とが接するように構成されることで、隣り合うフィン７１ｂ，７１ｂとダクト７３の壁面とで囲まれる空間が、冷気が通流する風路Ｓとして機能するように構成されている。

蓄冷ユニットファン７４は、蓄冷と放冷を制御する蓄冷材専用のものであり、ダクト７３の導入口７３ａに取り付けられている。蓄冷ユニットファン７４が稼動（作動）することにより、冷凍温度帯室６０（図１参照）内の冷気が導入口７３ａを介してダクト７３内に導入される。なお、蓄冷材７２を蓄冷する制御および放冷する制御については後記する。

なお、蓄冷容器７１内に充填する蓄冷材７２は、冷蔵庫１内のいずれの温度帯に設置するかによってその融点（凝固点）が決まる。蓄冷材７２は、相変化を伴う潜熱蓄冷材であり、冷凍温度帯室６０で使用する場合の蓄冷材としては、例えば、水に塩化カルシウムなどを混合したものが使用される。

また、蓄冷容器７１内の蓄冷材７２と周囲空気との伝熱を促進させるために蓄冷容器７１としては金属を用いることが望ましいが、蓄冷材７２に塩類を使用した場合、金属に対する腐食性を考慮して、蓄冷材７２と直接接する金属容器表面（内壁面）に樹脂等を用いたコーティングを施すことが好ましい。

受け皿７５は、蓄冷容器７１が腐食などで破損した場合に漏れ出た蓄冷材７２を受け止めるものであり、ダクト７３（蓄冷容器７１）の下側に配置されている。これにより、漏れ出た蓄冷材７２が上段冷凍室４内などの食品に接触するのを防止できる。

温度センサ７６は、蓄冷材７２の状態（液体か固体の状態）を検出することができるものである。なお、以下では、温度センサ７６によって検出された温度は、蓄冷ユニット温度とする。

なお、前記蓄冷ユニット７０の構成は一例であり、本実施形態に限定されるものではない。例えば、蓄冷容器７１の全体が樹脂製材料で形成されたものでもよい。また、蓄冷容器７１の形状についても、フィン形状に限定されず、凹凸形状であってもよい。すなわち、冷蔵庫１の省エネ運転に必要な蓄冷ユニット７０の蓄冷速度、あるいは放冷速度に応じた蓄冷ユニット７０の形態が存在する。

制御装置（制御手段）１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリ、インターフェース回路等が搭載され、冷蔵庫１の天井壁上面側に配置されている（図２参照）。この制御装置１００は、温度センサ３３，３４，３５，７６と接続され、また、扉２ａ，２ｂ，３ａ，４ａ，５ａ，６ａの各扉の開閉状態をそれぞれ検知する前記した扉センサ、冷蔵室２の内壁に設けられた図示しない温度設定器等と接続されている。

また、制御装置１００は、前記ＲＯＭに予め搭載されたプログラムにより、圧縮機２４のＯＮ，ＯＦＦ等の制御、Ｒダンパ２０及びＦダンパ５０を個別に駆動する図示省略のそれぞれのアクチュエータの制御、庫内ファン９および蓄冷ユニットファン７４のＯＮ／ＯＦＦ制御や回転速度制御、前記した扉開放状態を報知するアラームのＯＮ／ＯＦＦ等の制御を行う。

図６は冷蔵庫の使用者の一般的な生活パターンと、それに対応した冷蔵庫の熱負荷、冷蔵庫設置場所の気温について模式的に示した図である。冷蔵庫１の使用者の生活パターンの一例を以下に示す。すなわち、朝６時から８時頃に起床と朝食の準備、１１時〜１３時頃に昼食の準備、夕方にかけて買い物に出かけ、帰宅後食品を冷蔵庫に保管して夕食の準備、家族だんらん、就寝となる。一般的に、食事の準備時間帯と買い物後の食品収納時間帯に冷蔵庫１の扉開閉回数が多くなる傾向にあり、それに応じて冷蔵庫１の熱負荷が高くなる。特に、家族全員が揃う夕食から家族だんらんにかけて、冷蔵庫１の使用者が増えるため扉開閉の回数が増えて熱負荷が一番大きくなると予想され、その結果、圧縮機２４の回転速度が高くなり消費電力が増える。

これに対して、夜間の睡眠時間帯には扉の開閉は行われないため、冷蔵庫１の熱負荷は低く、庫外からの熱侵入だけで圧縮機２４の回転速度が低い定常運転を行っている。冷蔵庫１はキッチン（台所）に置かれていることが多く一般的には空調された空間であるが、年間を通じて夜間の気温は低くなる傾向にある（夏場は夜間の外気が下がり、また冬場は暖房を緩めるため夜間の気温は一般的に低くなる）。

ところで、図７のモリエル線図に示すように、冷凍サイクルを使用した冷蔵庫１において、冷蔵庫１の周囲温度が低い環境下（夜間）では、冷蔵庫１の凝縮器（不図示）からの放熱が促進されるため凝縮温度が昼間の凝縮温度と比べて低くなり（白抜き矢印Ａ参照）、その結果、圧縮機２４の入力が低減されて（白抜き矢印Ｂ参照）省エネ運転が実現できる。

また、冷蔵庫１の冷却能力は夏場の冷蔵庫１の扉開閉が多くなる時間帯で、食品を一度にたくさん入れる場合を想定して決めているため、冷蔵庫１の熱負荷が少ない夜間の時間帯では、冷却能力が余剰になっている。冷蔵庫１の周囲温度が高く、また冷蔵庫１の熱負荷が高くなる昼間の時間帯に、圧縮機２４の回転速度を高くして冷却能力を上げた運転を行うことは、省エネの観点から良いとは言えない。

そこで、以上のように冷蔵庫１の使用者の生活パターンと冷蔵庫の周囲の気温を勘案し、冷蔵庫１の熱負荷が高くなる昼間の時間帯の熱負荷の一部を、冷蔵庫１の熱負荷が少ない時間帯、すなわち使用者が就寝している時間帯にシフトして負荷の平準化を行うことが考えられる。前記のとおり、就寝時間帯の冷蔵庫１の周囲の気温は低くなるので、この冷凍サイクルの効率が高いときに蓄冷ユニット７０に冷熱エネルギを蓄冷することで、蓄冷による負荷平準化と省エネ性向上を両立することが可能になる。

図８は蓄冷時（液体→固体）の蓄冷材の温度変化である。蓄冷材７２の温度は蓄冷ユニット７０に設けた温度センサ７６によって測定される。ちなみに、蓄冷材７２には相変化を伴う潜熱蓄冷材と相変化を伴わない顕熱蓄冷材の２種類がある。潜熱蓄冷材は相変化時に潜熱を放出するため蓄冷密度が高く、そのため蓄冷材７２の容量を少なくすることができ、省スペース化が求められる冷蔵庫での使用に適している。

蓄冷材７２に冷熱エネルギを蓄える場合、すなわち液体の蓄冷材７２を冷却して凝固させる場合、冷凍温度帯室６０を冷却する冷気の一部を利用して蓄冷材７２を凝固させるため、蓄冷材７２がない場合に比べて冷凍温度帯室６０の熱負荷は大きくなる。しかし、夜間の時間帯を利用して蓄冷させることで、同じ熱量を昼間の時間帯に蓄冷するよりも冷凍サイクルの効率がよい分だけ蓄冷する際のエネルギは少なくて済む（図７参照）。また、夜間の電力は一般に安価である。

また、蓄冷材７２の温度が時間と共に低下し、図８において符号ｓ１で示すように、一時的に凝固温度Ｔ１よりも低下する過冷却現象が生じる場合があるが、過冷却が解除すると潜熱を放出するため蓄冷材の温度が上昇し、図８において符号ｓ２で示すように、その後は相変化が進行するためほぼ一定温度で推移する。この間、蓄冷材７２は液体から固体へと相変化するため、蓄冷材７２から放出した熱は冷凍温度帯室６０を循環する冷気によって冷却器７に送られ、冷却器７で吸熱される。時刻ｔ１で示すように、相変化が終了すると、蓄冷ユニット７０が設置された上段冷凍室４の庫内温度に漸近する。蓄冷ユニット７０には蓄冷ユニットファン７４が設けられており、冷凍運転時には蓄冷速度を速めるために蓄冷ユニットファン７４を運転し、また冷凍温度帯室６０に冷気が供給されない冷蔵運転の時には蓄冷ユニットファン７４を停止する。蓄冷完了温度Ｔ２に到達した時点で蓄冷ユニットファン７４を停止する。なお、図８は相変化に至るまでの蓄冷時の温度変化が直線的になっているが、実際の冷蔵庫では例えば、冷凍室の冷却、圧縮機ＯＦＦ、冷蔵室の冷却の順番で冷気の送風が行われているため、蓄冷材７２の温度低下は必ずしも直線的にはならない。

図９は放冷時（固体→液体）の蓄冷材の温度変化である。蓄冷材７２に蓄えられた冷熱エネルギの利用方法については後記するが、冷熱エネルギを使いたいときに使えるように、蓄冷ユニットファン７４を運転して蓄冷容器７１とその周囲空気との熱交換を制御し、冷凍温度帯室６０内の熱負荷を蓄冷材７２に吸熱させ（これにより蓄冷材の温度は上昇する）、冷凍温度帯室６０内の空気温度を低下させることが基本的な使い方である。蓄冷材７２に蓄えられている冷熱エネルギを使い周囲空気を冷却する場合、冷凍温度帯室６０内の温度に保たれていた蓄冷材７２は温度上昇し、融点（融解温度）Ｔ３に達すると融解潜熱の放出より、図９において符号ｓ３で示すように、蓄冷材７２の温度はほぼ一定に保たれる。融解が終了すると蓄冷材７２の温度は上昇するが、放冷完了温度Ｔ４を設けることにより冷凍温度帯室６０への熱負荷増加を防止している。

次に、蓄冷材７２の蓄冷運転と放冷運転について、蓄冷ユニット７０を冷凍温度帯室（以下、冷凍室と略記する）６０に設置した場合を想定して説明する。まず、蓄冷ユニット７０（蓄冷材７２）に蓄冷する際の運転方法（蓄冷運転）について図１０および図１１を参照して説明する。図１０は蓄冷ユニットに蓄冷する際の概略を示すフローチャート、図１１は蓄冷運転時の冷蔵庫の運転状況とそれに関する機器の動作状態図である。このフローは、タイマなどにより、毎夜（深夜）に行われる。

図１０に示すように、冷凍運転（Ｆ運転）時、ステップＳ１００において、制御装置１００は、Ｆダンパ５０を開、Ｒダンパ２０を閉、庫内ファン９をＯＮにすることで、冷却器７で生成した冷気（冷却器冷気）によって冷凍室６０を冷却する。このとき、冷凍室６０に設置した蓄冷材７２に蓄冷するために、冷凍運転と連動して蓄冷ユニットファン７４をＯＮする（作動させる）。つまり、冷凍室６０に冷気を送り込みながら蓄冷ユニットファン７４を運転して、蓄冷材７２に冷気（冷熱エネルギ）を蓄冷する蓄冷運転を行う。

そして、ステップＳ１１０に進み、制御装置１００は、冷凍室６０に設けた冷凍室温度を検知する冷凍室温度センサ３４によって、冷凍室温度が下限値に到達したか否かを判断する。なお、下限値は、冷凍室６０内の食品の保存に適した温度範囲内の最低温度に設定される。

ステップＳ１１０において、制御装置１００は、冷凍室温度が下限値に到達していないと判断した場合には（Ｓ１１０、Ｎｏ）、ステップＳ１１０の処理を繰り返し、冷凍室温度が下限値に到達したと判断した場合には（Ｓ１１０、Ｙｅｓ）、ステップＳ１２０に進む。

ステップＳ１２０において、制御装置１００は、蓄冷ユニット７０に設置した蓄冷ユニット温度を検知する温度センサ７６によって、蓄冷ユニット温度が蓄冷完了温度より高いか否かを判断する。なお、蓄冷完了温度は、例えば冷凍室温度の下限値よりも若干高い温度に設定される。

ステップＳ１２０において、制御装置１００は、蓄冷ユニット温度が蓄冷完了温度よりも高いと判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１３０に進み、蓄冷ユニット温度が蓄冷完了温度以下であると判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１８０に進む。

蓄冷ユニット温度がまだ蓄冷完了温度よりも高い場合には、ステップＳ１３０において、制御装置１００は、圧縮機２４をＯＦＦにすると共に、庫内ファン９および蓄冷ユニットファン７４をＯＦＦ（停止）し、さらにＦダンパ５０を閉にする。

そして、ステップＳ１４０に進み、制御装置１００は、冷凍室温度が、圧縮機２４がＯＮとなる温度（閾値）に到達したか否かを判断する。制御装置１００は、冷凍室温度が圧縮機２４がＯＮとなる温度に到達していないと判断した場合には（Ｓ１４０、Ｎｏ）、ステップＳ１４０の処理を繰り返し、冷凍室温度が圧縮機２４がＯＮとなる温度に到達したと判断した場合には（Ｓ１４０、Ｙｅｓ）、ステップＳ１５０に進む。

冷凍室温度が圧縮機２４がＯＮとなる温度に到達すると、ステップＳ１５０において、制御装置１００は、冷蔵運転（Ｒ運転）を開始する。このとき、Ｒダンパ２０を開、圧縮機２４および庫内ファン９をＯＮにする。これにより、冷却器７からの冷気によって冷蔵室２が冷却される。

そして、ステップＳ１６０に進み、制御装置１００は、冷蔵室２に設置した冷蔵室温度を検知する冷蔵室温度センサ３３によって、冷蔵室温度が下限値に到達したか否かを判断する。なお、下限値は、冷蔵室２内の食品の保存に適した温度の最低温度に設定される。

ステップＳ１６０において、制御装置１００は、冷蔵室温度が下限値に到達していないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１６０の処理を繰り返し、冷蔵室温度が下限値に到達したと判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１７０に進む。

そして、ステップＳ１７０において、制御装置１００は、蓄冷ユニット温度が蓄冷完了温度より高いか否かを判断する。制御装置１００は、蓄冷ユニット温度が蓄冷完了温度よりも高い、つまり蓄冷ユニット温度が十分に低下していないと判断した場合には（Ｓ１７０、Ｙｅｓ）、ステップＳ１００に戻り、冷凍運転、すなわちＦダンパ５０を開、Ｒダンパ２０を閉とし、蓄冷運転を再び開始するため蓄冷ユニットファン７４をＯＮにする。

また、ステップＳ１７０において、制御装置１００は、蓄冷ユニット温度が蓄冷完了温度以下、つまり蓄冷ユニット温度が蓄冷完了温度まで低下したと判断した場合には（Ｓ１７０、Ｎｏ）、ステップＳ１８０に進む。

ステップＳ１８０において、制御装置１００は、蓄冷運転を終了する。なお、ステップＳ１００の冷凍運転に戻って蓄冷運転をしている場合において、冷凍室温度が下限値に到達し（Ｓ１１０、Ｙｅｓ）、かつ、蓄冷ユニット温度が蓄冷完了温度以下となったときには（Ｓ１２０、Ｎｏ）、蓄冷ユニットファン７４を停止して、蓄冷運転を終了する。

そして、ステップＳ１９０において、制御装置１００は、冷凍運転（Ｓ１００）、圧縮機２４をＯＦＦ（庫内ファン９をＯＦＦ）、冷蔵運転（Ｓ１５０）を繰り返す。

また、図１１を参照しながら説明すると、冷凍運転時（Ｓ１００）、時刻ｔ１０において冷凍室温度が下限値に到達すると（Ｓ１１０、Ｙｅｓ）、圧縮機２４、蓄冷ユニットファン７４および庫内ファン９をＯＦＦにし、Ｆダンパ５０を閉とする（Ｓ１３０）。これにより、冷却器７が停止するので、冷凍室温度が上昇する。また、蓄冷ユニットファン７４が停止するので、蓄冷ユニット温度が低下しなくなる。

そして、時刻ｔ１１において、冷凍室温度が、予め設定された圧縮機２４をＯＮにする温度に到達すると（Ｓ１４０、Ｙｅｓ）、圧縮機２４および庫内ファン９をＯＮ、Ｒダンパ２０を開として、冷蔵運転（Ｓ１５０）に移行する。これにより、冷蔵室温度が低下するが、Ｆダンパ５０は閉であり、冷凍室６０に冷気が供給されないので、冷凍室温度は上昇する。

そして、時刻ｔ１２において、冷蔵室温度が、予め設定された下限値に到達し（Ｓ１６０、Ｙｅｓ）、蓄冷ユニット温度が蓄冷完了温度よりも高い場合には（Ｓ１７０、Ｙｅｓ）、Ｆダンパ５０を開、Ｒダンパ２０を閉、蓄冷ユニットファン７４をＯＮにして、再び冷凍運転（Ｓ１００）に移行し、同時に蓄冷運転を行う。

そして、時刻ｔ１３において、冷凍室温度が下限値に到達すると（Ｓ１２０、Ｙｅｓ）、圧縮機２４、庫内ファン９および蓄冷ユニットファン７４をＯＦＦ、Ｆダンパ５０を閉にする。

なお、冷凍運転中の時刻ｔ１４において、蓄冷ユニット温度が蓄冷完了温度まで低下しているが、ここで蓄冷ユニットファン７４をＯＦＦにせず、冷凍室温度が下限値に到達したときに蓄冷ユニットファン７４をＯＦＦにして、蓄冷運転を終了する。ただし、冷凍運転中であっても、蓄冷ユニット温度が蓄冷完了温度まで低下したときに、蓄冷ユニットファン７４をＯＦＦにするようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態では、冷凍運転とともに蓄冷運転を行うと、蓄冷ユニット温度が除々に低下し、相変化現象を経て（図８参照）、予め決められた蓄冷完了温度（蓄冷完了温度は、蓄冷材の凝固温度以下とする）、すなわち蓄冷ユニット７０の周囲の冷凍室温度に概ね到達した時点で蓄冷完了と判断する。通常の冷却運転と同時に蓄冷運転を行うタイミングは、図６で説明したように冷蔵庫１の使用者による使用頻度が少なくなる就寝時間帯に行うことが望ましい。また、周囲温度が低くなる夜間（定常運転時）に蓄冷運転を行うことにより省エネ運転を実施でき、更に使用者にとっては深夜の電力割引制度を利用することも可能になる。

次に蓄冷ユニットから放冷する際の運転方法（放冷運転）について図１２および図１３を参照して説明する。図１２は冷凍運転時に放冷運転を併用する場合のフローチャート、図１３は冷凍運転時に放冷運転をする際の冷蔵庫の運転状況とそれに関する機器の状態図である。なお、このフローは、タイマにより、例えば夕方に行われる。

図１２に示すように、冷凍運転（Ｆ運転）時、ステップＳ２００において、制御装置１００は、Ｆダンパ５０を開、Ｒダンパ２０を閉、庫内ファン９をＯＮにすることで、冷却器７で生成した冷気（冷却器冷気）によって冷凍室６０を冷却する。このとき、冷凍室６０に設置した蓄冷材７２を放冷させるために、冷凍運転と連動して蓄冷ユニットファン７４をＯＮする（運転させる）。ちなみに、従来では冷凍サイクルを運転（圧縮機を運転）することによって冷凍室６０を冷却するが、本実施形態では、冷凍室６０の冷却を蓄冷材７２に蓄えた冷熱エネルギも利用することで、冷凍室６０の熱負荷の一部を蓄冷材７２で補う蓄冷材併用運転を行う。すなわち、冷凍室６０に冷気を送り込んで冷却するときに合わせて蓄冷ユニットファン７４を運転し、蓄冷材７２も利用して冷凍室６０の冷却を行うものである。

そして、ステップＳ２１０において、制御装置１００は、冷凍室温度が下限値に到達したか否かを判断する。制御装置１００は、冷凍室温度が下限値に到達していないと判断した場合には（Ｓ２１０、Ｎｏ）、ステップＳ２１０の処理を繰り返し、冷凍室温度が下限値に到達したと判断した場合には（Ｓ２１０、Ｙｅｓ）、ステップＳ２２０に進む。

ステップＳ２２０において、制御装置１００は、圧縮機２４、庫内ファン９および蓄冷ユニットファン７４をすべてＯＦＦにし、Ｆダンパ５０を閉じる。

そして、ステップＳ２３０に進み、制御装置１００は、冷凍室温度が圧縮機２４がＯＮとなる温度に到達したか否かを判断する。制御装置１００は、冷凍室温度が圧縮機２４がＯＮとなる温度に到達していないと判断した場合には（Ｓ２３０、Ｎｏ）、ステップＳ２３０の処理を繰り返し、冷凍室温度が圧縮機２４がＯＮとなる温度に到達したと判断した場合には（Ｓ２３０、Ｙｅｓ）、ステップＳ２４０に進む。

ステップＳ２４０において、制御装置１００は、冷蔵運転（Ｒ運転）に移行する。このとき、圧縮機２４および庫内ファン９をＯＮにし、Ｒダンパ２０を開にする。これにより、冷却器７からの冷気が冷蔵室２に送られ、冷蔵室２が冷却される。

そして、ステップＳ２５０に進み、制御装置１００は、冷蔵室温度が下限値に到達したか否かを判断する。制御装置１００は、冷蔵室温度が下限値に到達していないと判断した場合には（Ｓ２５０、Ｎｏ）、ステップＳ２５０の処理を繰り返し、冷蔵室温度が下限値に到達したと判断した場合には（Ｓ２５０、Ｙｅｓ）、ステップＳ２６０に進む。

ステップＳ２６０において、制御装置１００は、蓄冷ユニット温度が放冷完了温度よりも低いか否かを判断する。制御装置１００は、蓄冷ユニット温度が放冷完了温度よりも低いと判断した場合には（Ｓ２６０、Ｙｅｓ）、ステップＳ２００に戻り、Ｆダンパ５０を開、Ｒダンパ２０を閉とし、蓄冷材７２からの放冷運転を再び開始するため蓄冷ユニットファン７４をＯＮにする。また、制御装置１００は、蓄冷ユニット温度が放冷完了温度よりも低くない、つまり蓄冷ユニット温度が放冷完了温度以上であると判断した場合には（Ｓ２６０、Ｎｏ）、ステップＳ２７０に進む。

ステップＳ２７０において、制御装置１００は、放冷運転を終了する。なお、図示していないが、ステップＳ２００（冷凍運転および放冷運転）の後段において、ステップＳ２６０と同様にして、蓄冷ユニット温度が放冷完了温度よりも低いか否かを判断して、蓄冷ユニット温度が放冷完了温度以上であるときに、放冷運転を終了するようにしてもよい。

そして、ステップＳ２８０において、制御装置１００は、冷凍運転（Ｓ２００）、圧縮機２４をＯＦＦ（庫内ファン９もＯＦＦ）、冷蔵運転（Ｓ２５０）を繰り返す。

また、図１３を参照して説明すると、冷凍運転時（Ｓ２００）、時刻ｔ２０において冷凍室温度が下限値に到達すると（Ｓ２１０、Ｙｅｓ）、圧縮機２４、蓄冷ユニットファン７４および庫内ファン９をＯＦＦにし、Ｆダンパ５０を閉とする（Ｓ２２０）。これにより、冷却器７による吸熱が停止するので、冷凍室温度が上昇する。

そして、時刻ｔ２１において、冷凍室温度が、予め設定された圧縮機２４をＯＮにする温度に到達すると（Ｓ２３０、Ｙｅｓ）、圧縮機２４および庫内ファン９をＯＮ、Ｒダンパ２０を開として、冷蔵運転（Ｓ２４０）に移行する。このとき、冷蔵室温度が低下するが、Ｆダンパ５０はＯＦＦであり、冷凍室６０に冷気（冷却器冷気）が供給されないので、冷凍室温度は上昇する。

そして、時刻ｔ２２において、冷蔵室温度が、予め設定された下限値に到達し（Ｓ２５０、Ｙｅｓ）、蓄冷ユニット温度が放冷完了温度よりも低い場合には（Ｓ２６０、Ｙｅｓ）、Ｆダンパ５０を開、Ｒダンパ２０を閉、蓄冷ユニットファン７４をＯＮにして、再び冷凍運転に移行し、同時に放冷運転を行う（Ｓ２００）。

そして、時刻ｔ２３において、冷凍室温度が下限値に到達すると（Ｓ２１０、Ｙｅｓ）、圧縮機２４、庫内ファン９および蓄冷ユニットファン７４をＯＦＦ、Ｆダンパ５０を閉にする。

そして、冷凍運転終了後の時刻ｔ２４において、蓄冷ユニット温度が放冷完了温度以上となったときに（Ｓ２６０、Ｎｏ）、放冷運転を終了する。

以上説明したように、冷凍運転とともに放冷運転を繰り返し行うと、蓄冷ユニット温度が除々に上昇し、相変化現象を経て（図９参照）、予め決めた放冷完了温度、すなわち冷凍室６０の上限温度に概ね到達した時点で放冷完了と判断する。通常の冷却運転に加え、冷凍室６０の冷却を蓄冷材７２を使って併用運転する時間帯は、図６で説明したように冷蔵庫１の使用者が冷蔵庫１を使う頻度が多くなる時間帯に行うことが望ましい。冷凍サイクル効率が高い時間帯に蓄冷した冷熱を取り出す運転（すなわち放冷運転）が実現できるので、冷蔵庫１を使う頻度が多くなる時間帯に冷凍サイクルだけで冷却する運転に比べて圧縮機２４の回転速度を低くした運転を行うことが可能となり、省エネ運転が実施可能となる。

図１４は冷蔵運転時に放冷運転を実施する場合の概略を示すフローチャート、図１５は冷蔵運転時に放冷運転を実施する際の冷蔵庫の運転状況とそれに関する機器の状態図である。なお、図１４のステップＳ３５０〜Ｓ３８０は、図１２のステップＳ２５０〜Ｓ２８０と同様であるので、その説明を省略し、以下では、ステップＳ３００〜Ｓ３４０について説明する。

図１４に示すように、冷凍運転（Ｆ運転）時、ステップＳ３００において、制御装置１００は、Ｆダンパ５０を開、Ｒダンパ２０を閉、庫内ファン９をＯＮに設定して冷凍サイクルによって冷凍室６０を冷却する。このとき、蓄冷ユニットファン７４はＯＦＦである。

そして、ステップＳ３１０に進み、制御装置１００は、冷凍室温度が下限値に到達したか否かを判断する。制御装置１００は、冷凍室温度が下限値に到達していないと判断した場合には（Ｓ３１０、Ｎｏ）、ステップＳ３１０の処理を繰り返し、冷凍室温度が下限値に到達したと判断した場合には（Ｓ３１０、Ｙｅｓ）、ステップＳ３２０に進む。

ステップＳ３２０において、制御装置１００は、圧縮機２４および庫内ファン９をＯＦＦにし、Ｆダンパ５０を閉にする。

そして、ステップＳ３３０に進み、制御装置１００は、冷凍室温度が圧縮機２４がＯＮとなる温度に到達したか否かを判断する。制御装置１００は、冷凍室温度が圧縮機２４がＯＮとなる温度に到達していないと判断した場合には（Ｓ３３０、Ｎｏ）、ステップＳ３３０の処理を繰り返し、冷凍室温度が圧縮機２４がＯＮとなる温度に到達したと判断した場合には（Ｓ３３０、Ｙｅｓ）、ステップＳ３４０に進む。

ステップＳ３４０において、制御装置１００は、冷蔵運転（Ｒ運転）に移行する。このとき、圧縮機２４、蓄冷ユニットファン７４および庫内ファン９をＯＮ、Ｒダンパ２０を開にし、冷蔵運転中に蓄冷材７２を利用した放冷運転を実施する。これにより、冷蔵運転中の冷凍室６０の温度上昇が蓄冷材７２の放冷運転により抑制される。

また、図１５を参照して説明すると、時刻ｔ３０において圧縮機２４がＯＦＦにされた後の時刻ｔ３１において、冷凍室温度が予め設定された圧縮機２４をＯＮにする温度に到達すると（Ｓ３３０、Ｙｅｓ）、圧縮機２４、庫内ファン９および蓄冷ユニットファン７４をＯＮにし、Ｒダンパ２０を開にして冷蔵運転に移行する。このように冷蔵運転中に、Ｆダンパ５０を閉じた状態において、蓄冷ユニットファン７４をＯＮにすることにより、冷凍室温度が上昇するのを抑制することができる（時刻ｔ３１〜ｔ３２の冷凍室温度参照）。

ところで、図６で説明したように、冷蔵庫１の熱負荷が高い時間帯には冷蔵室２の扉開閉が多くなることがあり、それに応じて冷蔵室２を冷却する時間が長くなる。前記したように、冷蔵運転中に蓄冷ユニットファン７４を運転することにより、冷凍室側では蓄冷材７２の放冷運転により温度上昇が抑制されるので（ｔ３１〜ｔ３２における冷凍室温度参照）、冷蔵室２を優先的に冷却しながら、冷凍室６０も冷却することが可能となる。

図１６は圧縮機ＯＦＦ中に実施する霜冷却運転中に放冷運転を実施する場合の概略を示すフローチャート、図１７は圧縮機ＯＦＦ中に実施する霜冷却運転中に放冷運転する際の冷蔵庫の運転状況とそれに関する機器の状態図である。なお、ステップＳ４５０〜Ｓ４８０は、図１２のステップＳ２５０〜Ｓ２８０と同様であり、その説明を省略し、以下では、ステップＳ４００〜Ｓ４４０について説明する。また、図１７では蓄冷ユニット温度の図示を省略している。

図１６に示すように、冷凍運転（Ｆ運転）時、ステップＳ４００において、制御装置１００は、Ｆダンパ５０を開、Ｒダンパ２０を閉、庫内ファン９をＯＮにして冷凍サイクルによって冷凍室６０を冷却する。またこのとき、蓄冷ユニットファン７４はＯＦＦである。

そして、ステップＳ４１０に進み、制御装置１００は、冷凍室温度が下限値に到達したか否かを判断する。制御装置１００は、冷凍室温度が下限値に到達していないと判断した場合には（Ｓ４１０、Ｎｏ）、ステップＳ４１０の処理を繰り返し、冷凍室温度が下限値に到達したと判断した場合には（Ｓ４１０、Ｙｅｓ）、ステップＳ４２０に進む。

ステップＳ４２０において、制御装置１００は、Ｆダンパ５０を閉、Ｒダンパ２０を開にした状態で圧縮機２４をＯＦＦにする。また、制御装置１００は、ステップＳ４２０において、庫内ファン９の運転を継続し、霜冷却運転を行う。さらに、制御装置１００は、ステップＳ４２０において、蓄冷ユニットファン７４をＯＮにして、蓄冷材７２の放冷運転を行い、冷凍室６０を冷却する。

そして、ステップＳ４３０に進み、制御装置１００は、冷凍室温度が圧縮機２４をＯＮにする温度に到達したか否かを判断する。制御装置１００は、冷凍室温度が圧縮機２４をＯＮにする温度に到達したと判断した場合には（Ｓ４３０、Ｙｅｓ）、ステップＳ４４０に進み、到達していないと判断した場合には（Ｓ４３０、Ｎｏ）、ステップＳ４３０の処理を繰り返す。

ステップＳ４４０において、制御装置１００は、圧縮機２４をＯＮにして、冷蔵運転（Ｒ運転）に移行する。またこのとき、蓄冷ユニットファン７４をＯＦＦにする。

なお、ステップＳ４２０における、圧縮機２４のＯＦＦ中の「霜冷却運転」とは、冷却器７やその周辺の冷却器収納室８に成長した霜の冷熱エネルギを利用した運転のことであり、前記したようにＲダンパ２０を開、Ｆダンパ５０を閉、庫内ファン９をＯＮにして冷蔵室２の庫内の熱負荷の一部を霜にシフトさせる運転である（このとき、霜によって冷蔵室２は冷却される）。したがって、霜冷却運転中には冷蔵室２の温度が低下し、霜が解けるに伴い冷却器７の温度は上昇する。冷凍サイクルでは蒸発温度を高めた方がサイクル効率を高めることができるため、霜冷却運転後の冷蔵運転の蒸発温度が高くなることで、従来の冷蔵運転よりも省エネ運転が実施可能となる。

ところで、霜に蓄冷された冷熱エネルギを十分に使いこなすために霜冷却時間を長くすると、冷凍室６０を冷却しない時間が長くなるため、冷凍室６０の温度上昇が課題となる。しかし、本実施形態では、Ｆダンパ５０を閉状態で、霜冷却運転中に蓄冷ユニットファン７４をＯＮにして放冷運転を実施することで、冷凍室６０の温度上昇を抑えることが可能になる。霜冷却運転中の蓄冷材７２の放冷運転は、蓄冷ユニット温度が冷凍室６０を冷却するために必要な上限温度、すなわち放冷完了温度まで実施することができる。

また、図１７を参照して説明すると、時刻ｔ４０において冷凍室温度が下限値に到達すると（Ｓ４１０、Ｙｅｓ）、庫内ファン９をＯＮにしたまま、圧縮機２４をＯＦＦ、Ｆダンパ５０を閉、Ｒダンパ２０を開にする（Ｓ４２０）。これにより、冷却器７などに付着した霜によって冷却された空気（冷気）が冷蔵室２に送られ、冷蔵室２が冷却される。このように、霜による冷却運転が行われることにより、霜が解けることで、冷却器７の温度（冷却器温度）が上昇する。

また、霜冷却運転時に、蓄冷ユニットファン７４をＯＮにすることにより（Ｓ４２０）、蓄冷材７２の放冷運転により、冷凍室６０が冷却される。したがって、冷凍室温度が大きく上昇するのを抑えることができる。

そして、時刻ｔ４１において、冷凍室温度が、予め設定された圧縮機２４をＯＮにする温度に到達すると（Ｓ４３０、Ｙｅｓ）、圧縮機２４をＯＮ、蓄冷ユニットファン７４をＯＦＦにして、冷蔵運転（Ｓ４４０）に移行する。このとき、圧縮機２４が駆動することにより、冷蔵室２内の水分が冷却器７に霜となって付着することで、冷却器温度が低下する。

そして、時刻ｔ４２において、冷蔵室温度が、予め設定された下限値に到達し（Ｓ４５０、Ｙｅｓ）、蓄冷ユニット温度が放冷完了温度より低いときには、Ｆダンパ５０を開、Ｒダンパ２０を閉とし、庫内ファン９を短時間だけＯＦＦにして、冷凍運転に移行する（Ｓ４００）。なお、庫内ファン９は、冷凍運転に移行した直後の短時間のみＯＦＦにする。

なお、一時的に庫内ファン９をＯＦＦにするのは、冷却器７の温度を下げることにより庫内に供給する冷気の温度が下がり、冷凍室６０の冷却に適した温度になるからである。ちなみに、庫内ファン９をＯＦＦにしないと、高い温度の空気が冷凍室６０に供給されてしまう。

本実施形態では、冷凍室６０に蓄冷ユニット７０を設け、必要に応じて冷凍室６０の温度上昇が問題になるときに蓄冷材７２を放冷運転させ、冷凍室６０の温度上昇を抑制させている。一方、冷蔵室２側には新たに設けた蓄冷ユニットはないが、冷却器７には冷蔵庫１内（主に冷蔵室２）の水分が凍結して霜となって存在している。霜は水が相変化して氷（霜）になったものであり、庫内の水分を有効に使った潜熱蓄冷材として扱うことができる。霜の融点は０℃であるため、冷蔵室２の冷却には十分である。冷凍室６０に新たに設けた潜熱蓄冷材の蓄冷過程と放冷過程を同じように考えてみると、冷却器７に霜として蓄冷する過程は、庫内空気の水分量が多い冷蔵運転時に行われる。冷凍室６０に設けた蓄冷材７２の蓄冷運転は、冷蔵庫１の周囲空気の温度が低い夜間の時間帯に行うことで省エネ性が高まることはすでに説明したが、冷却器７に霜として蓄冷する過程は、昼夜を問わず主に冷凍サイクルの効率が高い冷蔵運転時に行われる。また、放冷過程においては、圧縮機２４がＯＦＦの状態で実施する霜冷却運転により、冷却器７の温度を上昇させ、次の冷蔵運転のサイクル効率を高めた運転に導いている。したがって、霜を冷却器７に蓄冷する過程、放冷する過程、いずれの場合であっても省エネ性を考慮した運転となる。

また、図６で説明したように一般家庭における生活パターンを見ると、夕食の準備や家族のだんらんが行われる時間帯に冷蔵庫１の扉開閉の回数が多くなり、特に冷蔵室２内の熱負荷が高くなる傾向がある。冷蔵室２の熱負荷が高くなると、通常の冷蔵庫では圧縮機の回転速度を上げて冷蔵室の冷却を行うが、霜冷却運転が可能な本実施形態の冷蔵庫１では、圧縮機２４を止めた状態で冷蔵室２の熱負荷を有効利用しながら霜冷却運転を実施することができる。冷却器７に成長した霜を融解するまでの長い時間、霜冷却運転を実施できると、冷蔵室２内の熱負荷を庫外に排出することができ、霜冷却運転が終了した後の冷蔵運転の熱負荷が少なくなり、省エネ性が更に高まることになる。

図１８は除霜運転中に放冷運転を実施する場合の概略を示すフローチャート、図１９は除霜運転中に放冷運転を実施する際の冷蔵庫の運転状況とそれに関する機器の状態図である。ちなみに、冷蔵庫１は通常１日に一回程度の除霜運転が実施される。なお、本実施形態のように、前記した霜冷却運転が可能な冷蔵庫１では、除霜運転は霜冷却運転と同様な考え方で実施される。なお、霜の冷熱エネルギを冷蔵室２の冷却に有効利用し、除霜しながら冷蔵室２を冷却するものであるが、除霜ヒータ２２を併用して除霜時間を短くする方式も含まれている。

図１８に示すように、除霜運転開始時、ステップＳ５００において、制御装置１００は、Ｆダンパ５０を閉、Ｒダンパ２０を開、庫内ファン９をＯＮに設定して、冷蔵室２を冷却する。また、ステップＳ５００において、制御装置１００は、蓄冷ユニットファン７４をＯＮにし、蓄冷ユニット７０を放冷運転して、冷凍室６０を冷却することで、除霜運転中の冷凍室６０の温度上昇を抑制する。

そして、ステップＳ５１０において、制御装置１００は、冷凍室温度が閾値ＴＦ１に到達したか否かを判断する。なお、閾値ＴＦ１は、除霜ヒータ２２をＯＮに切り換える際の温度であり、例えば予め実験やシミュレーションなどによって決められる。制御装置１００は、冷凍室温度が閾値ＴＦ１よりも低いと判断した場合には（Ｓ５１０、Ｎｏ）、ステップＳ５１０の処理を繰り返し、冷凍室温度が閾値ＴＦ１以上であると判断した場合には（Ｓ５１０、Ｙｅｓ）、ステップＳ５２０に進む。

ステップＳ５２０において、制御装置１００は、庫内ファン９をＯＮに維持したまま、除霜ヒータ２２をＯＮにして、冷蔵室２を冷却する。また、ステップＳ５２０において、制御装置１００は、蓄冷ユニットファン７４をＯＮにして、蓄冷ユニット７０を放冷運転させて、冷凍室６０を冷却する。

そして、ステップＳ５３０において、制御装置１００は、蓄冷ユニット温度がＴＦ２に到達したか否かを判断する。なお、温度ＴＦ２は、蓄冷ユニット７０の放冷運転を終了させる際の判断となる温度、つまり蓄冷ユニットファン７４をＯＦＦにする温度であり、蓄冷ユニット温度が冷凍室温度以上となる温度である。制御装置１００は、蓄冷ユニット温度がＴＦ２に到達していないと判断した場合には（Ｓ５３０、Ｎｏ）、ステップＳ５３０の処理を繰り返し、蓄冷ユニット温度がＴＦ２に到達したと判断した場合には（Ｓ５３０、Ｙｅｓ）、ステップＳ５４０に進む。

ステップＳ５４０において、制御装置１００は、庫内ファン９および除霜ヒータ２２をそれぞれＯＮに維持したまま、蓄冷ユニットファン７４をＯＦＦにする。これにより、蓄冷ユニット７０の放冷運転が停止する。

そして、ステップＳ５５０に進み、制御装置１００は、冷却器温度が第３閾値ＴＤ１に到達したか否かを判断する。なお、第３閾値ＴＤ１は、庫内ファン９をＯＦＦとし、Ｒダンパ２０を閉にする際の判断となる温度であり、予め行われた実験やシミュレーションなどによって決められる。制御装置１００は、冷却器温度が第３閾値ＴＤ１に到達していないと判断した場合には（Ｓ５５０、Ｎｏ）、ステップＳ５５０の処理を繰り返し、冷却器温度が第３閾値ＴＤ１に到達したと判断した場合には（Ｓ５５０、Ｙｅｓ）、ステップＳ５６０に進む。

ステップＳ５６０において、制御装置１００は、庫内ファン９をＯＦＦにすると共に、Ｒダンパ２０を閉にする。これにより、温度の高い冷気が冷蔵室２に供給されるのを防止できる。

そして、ステップＳ５７０に進み、制御装置１００は、冷却器温度が閾値ＴＤ２に到達したか否かを判断する。なお、閾値ＴＤ２は、除霜運転を終了する温度であり、閾値ＴＤ１よりも高い温度であり、予め行われた実験やシミュレーションなどによって決められる。制御装置１００は、冷却器温度が第４閾値ＴＤ２に到達していないと判断した場合には（Ｓ５７０、Ｎｏ）、ステップＳ５７０の処理を繰り返し、冷却器温度が閾値ＴＤ２に到達したと判断した場合には（Ｓ５７０、Ｙｅｓ）、ステップＳ５８０に進み、除霜運転を終了する。

また、図１９に示すように、時刻ｔ５０において、Ｆダンパ５０を閉じ、Ｒダンパ２０を開いた状態において、庫内ファン９および蓄冷ユニットファン７４をＯＮにして、除霜運転を開始する（Ｓ５００）。これにより、除霜時の冷気によって冷蔵室２が冷却されるので（Ｓ５００）、冷蔵室温度が低下する。また、冷蔵室２の熱負荷によって冷却器温度が急激に上昇する。また、蓄冷ユニット７０を放冷運転させることで冷凍室６０を冷却するが（Ｓ５００）、冷凍室温度が蓄冷ユニット温度とともに徐々に上昇する。

そして、時刻ｔ５１において、冷凍室温度が閾値ＴＦ１に到達すると（Ｓ５１０、Ｙｅｓ）、除霜ヒータ２２がＯＮに切り換えられる。これにより、除霜ヒータ２２の熱によって冷却器７に付着した霜が解かされる。なお、このときも冷凍室温度および蓄冷ユニット温度ともに上昇する。

そして、時刻ｔ５２において、蓄冷ユニット温度が冷凍室温度まで上昇したときに蓄冷ユニットファン７４をＯＦＦにする。これは、蓄冷ユニット温度が冷凍室温度よりも高くなると、冷凍室を冷却できなくなるからである。

そして、時刻ｔ５３において、冷却器温度が閾値ＴＤ１に到達すると（Ｓ５５０、Ｙｅｓ）、庫内ファン９をＯＦＦ、Ｒダンパ２０を閉じる。これにより、冷蔵室温度が上昇するとともに、冷却器温度も徐々に上昇する。

そして、時刻ｔ５４において、冷却器温度が閾値ＴＤ２に到達すると（Ｓ５７０、Ｙｅｓ）、除霜ヒータ２２をＯＦＦにして、除霜運転を終了する。なお、時刻ｔ５３〜ｔ５４の区間において、閾値ＴＤ１から閾値ＴＤ２まで上昇するように加熱して、冷却器７に付着した霜を完全に取り除く処理が行われる。

ところで、時刻ｔ５３からｔ５４においては、除霜ヒータ２２で冷却器７を加熱することになるので、冷却器温度が上昇し、その間、冷蔵室２と冷凍室６０の温度も上昇することになる。除霜ヒータ２２で加熱している時刻ｔ５３とｔ５４の間において、除霜ヒータ２２で加熱された冷却器７の周囲の加熱空気が、Ｒダンパ２０、Ｆダンパ５０を通じて冷蔵室２、冷凍室６０に流入しないようにＲダンパ２０を閉、Ｆダンパ５０を閉にしている（図１９参照）。一方、この間にＲダンパ２０、Ｆダンパ５０を開にして、冷却器７の周囲の加熱空気を冷却器上部へ上昇し易くさせることにより、除霜運転終了温度ＴＤ２に速く到達させることも可能であるが、除霜時間短縮の効果と除霜後の庫内温度復帰運転の両方を考慮して、時刻ｔ５３からｔ５４におけるＲダンパ２０とＦダンパ５０の開閉を決めることが好ましい。

ところで、冷蔵室２の熱負荷のみ、すなわち庫内ファン９をＯＮにして冷蔵室２の熱負荷（庫外からの熱浸入に起因する冷蔵室２内の熱負荷）で霜を融解するのがよいが、冷凍室６０の温度上昇を抑制するためには冷却器７に設けた除霜センサの温度が予め決められた閾値ＴＦ１に到達した時点で、除霜ヒータ２２をＯＮにし、冷蔵室２の熱負荷に加えて除霜終了までの時間を短縮させることで、除霜運転時の省エネ化を図ることができる。

また、除霜運転中、蓄冷材７２は蓄冷ユニットファン７４の稼働によって放冷が継続され、蓄冷ユニット温度が冷凍室温度以上となる温度ＴＦ２に到達した時点で蓄冷ユニットファン７４をＯＦＦにして放冷運転を終了させる。その後、冷却器温度が第３閾値ＴＤ１に到達した時点で、庫内ファン９をＯＦＦにして、除霜ヒータ２２のみによる除霜運転に移行する。このときの除霜運転は予め決めた冷却器温度が第４閾値ＴＤ２になった時点で終了する。

以上のように、除霜運転では冷却器７の霜の冷熱エネルギを有効活用するために、冷蔵室２の熱負荷を利用して霜の一部を融かしながら冷蔵室２を冷却する。このとき除霜運転時間を短くし、冷凍室６０の温度上昇を抑えるために除霜ヒータ２２を投入するのが一般的であるが、冷凍室６０に対しては蓄冷材７２による放冷運転を行うことで冷凍室６０の温度上昇を抑制でき、庫内ファン９のみによる除霜運転時間を従来よりも長くすることが可能となり、除霜ヒータ２２をＯＮするタイミングを遅らせることができる。その結果、除霜ヒータ２２の入力が低減されて省エネ性を高めることができる。

１ 冷蔵庫
２ 冷蔵室
３ 製氷室（冷凍室）
３ａ 製氷室扉
３ｂ 収納容器
４ 上段冷凍室（冷凍室）
４ａ 上段冷凍室扉
４ｂ 収納容器
５ 下段冷凍室（冷凍室）
５ａ 下段冷凍室扉
５ｂ 収納容器
６ 野菜室
７ 冷却器
８ 冷却器収納室
９ 庫内ファン（第１送風機）
１０ 断熱箱体
１１ 冷蔵室送風ダクト
１２ 冷凍室送風ダクト
１６ 冷蔵室−野菜室連通ダクト
１７ 冷凍室戻り口
１８ 野菜室戻りダクト
１８ａ 野菜室戻り吹き出し口
１９ 機械室
２０ 冷蔵室ダンパ（冷蔵室冷気制御手段）
２１ 蒸発皿
２２ 除霜ヒータ
２３ 樋
２４ 圧縮機
２７ 排水管
２８，２９ 断熱仕切壁
３３ 冷蔵室温度センサ（温度センサ）
３４ 冷凍室温度センサ（温度センサ）
３５ 冷却器温度センサ（温度センサ）
４０ 冷凍室前面仕切り
４１ 冷凍室中央仕切り
５０ 冷凍室ダンパ（冷凍室冷気制御手段）
６０ 冷凍温度帯室
６１ 冷蔵温度帯室
７０ 蓄冷ユニット
７１ 蓄冷容器
７２ 蓄冷材（蓄冷放冷手段）
７３ ダクト
７４ 蓄冷ユニットファン（第２送風機）
７５ 受け皿
７６ 蓄冷材温度センサ（蓄冷状態検知手段、温度センサ）
１００ 制御装置（制御手段）
Ｓ 風路

Claims (9)

1. 冷蔵室と冷凍室を備えた複数の温度帯を有する冷蔵庫において、
   前記冷蔵室に対する冷気の導入および遮断を行う冷蔵室冷気制御手段と、
   前記冷凍室に対する冷気の導入および遮断を行う冷凍室冷気制御手段と、
   圧縮機とともに冷凍サイクルを構成する冷却器と、
   前記冷却器で生成される冷気を送風する第１送風機と、
   前記冷凍サイクルで生成された冷熱エネルギを蓄冷および放冷する蓄冷放冷手段と、
   前記蓄冷放冷手段に送風を行う第２送風機と、
   前記冷蔵室冷気制御手段、冷凍室冷気制御手段、第１送風機および第２送風機を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする冷蔵庫。
2. 前記蓄冷放冷手段は、相変化を伴う潜熱蓄冷材であって、
   前記蓄冷放冷手段の凝固点よりも少なくとも低い温度帯の冷却室に前記蓄冷放冷手段と前記第２送風機を設置したことを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
3. 前記制御手段は、前記冷凍室冷気制御手段を前記冷凍室に冷気を導入する状態として、前記冷凍サイクルによって生成した冷気を前記第１送風機で循環するとともに前記第２送風機を稼働させて前記蓄冷放冷手段に蓄冷する蓄冷運転を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷蔵庫。
4. 前記制御手段は、前記冷凍室冷気制御手段を前記冷凍室に冷気を導入する状態として、前記冷凍サイクルによって生成した冷気を前記第１送風機で循環するとともに前記第２送風機を稼働させて前記蓄冷放冷手段を放冷する放冷運転を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷蔵庫。
5. 前記制御手段は、前記冷凍室冷気制御手段を前記冷凍室への冷気を遮断する状態として前記冷凍サイクルによって生成した冷気を前記第１送風機で循環するとともに、前記第２送風機を稼動させて前記冷蔵室冷気制御手段を前記冷蔵室へ冷気を導入する状態として前記冷蔵室の冷却時に前記蓄冷放冷手段を放冷する放冷運転を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷蔵庫。
6. 前記制御手段は、前記圧縮機の運転を停止し、前記冷凍室冷気制御手段を前記冷凍室への冷気を遮断する状態且つ前記冷蔵室冷気制御手段を前記冷蔵室へ冷気を導入する状態とし、前記第１送風機を稼働させて前記冷却器に生成した霜を冷却源として前記冷蔵室の冷却を行うとともに、前記第２送風機を稼働させて前記蓄冷放冷手段を放冷する放冷運転を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷蔵庫。
7. 前記制御手段は、前記冷凍室冷気制御手段を前記冷凍室への冷気を遮断する状態且つ前記冷蔵室冷気制御手段を前期冷蔵室へ冷気を導入する状態としたまま、前記冷却器の除霜運転中に前記第２送風機を稼働させて前記蓄冷放冷手段を放冷する放冷運転を行うことを特徴とする請求項６に記載の冷蔵庫。
8. 前記蓄冷放冷手段の蓄冷状態を検知する蓄冷状態検知手段を設けたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の冷蔵庫。
9. 前記蓄冷運転および前記放冷運転の実施は、前記蓄冷放冷手段の蓄冷状態を検知する温度センサと、前記蓄冷放冷手段を設置した冷却室の温度を検知する温度センサと、前記冷却器に設けた温度センサとで検知される温度によって制御されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の冷蔵庫。

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