JP2015102315A - 冷蔵庫 - Google Patents
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Abstract
Description
そこで、本実施形態では、電力の消費を抑制しつつも、庫内温度を適切に保つことができる冷蔵庫を提供することを課題とする。
図1に示すように、冷蔵庫10のキャビネット12は、外箱と内箱とより構成され、その間に断熱材が挿入された断熱構造である。キャビネット12は、断熱仕切り体14によって大きく分けて2つの空間に仕切られており、本実施形態では、冷蔵庫10の上部側に位置する冷蔵空間(以下、R空間と称する)と、下部側に位置する冷凍空間(以下、F空間と称する)とに仕切られている。より具体的には、冷蔵庫10には、貯蔵庫として冷蔵室20、野菜室22、および製氷室24を含んだ冷凍室26が設けられている。このうち、冷蔵室20と野菜室22とよりR空間が構成され、製氷室24と冷凍室26とよりF空間が構成されている。なお、この構成は一例であり、例えば各貯蔵室の配置が異なっていたり、製氷室24が冷凍室26から独立していたりするような構成であってもよい。
この冷却ファン36は、その回転数が、最大回転数から最小回転数まで段階的に調整可能となっている。この冷却ファン36は、制御部68によってその回転数が制御されており、最大回転数に設定されると庫内に冷気を循環させる能力(以下、空気供給能力と称する)が最大となり、最小回転数に設定されると空気供給能力が最小となる。なお、冷却ファン36は、その回転数を連続的に調整可能なものであってもよい。
冷却ファン36の前方、つまり、冷却ファン36の吹き出し側には、ダンパ機構38が設けられている。本実施形態のダンパ機構38は、R空間側への空気の流路を開閉する冷蔵用ダンパ(以下、Rダンパ39と称する)と、F空間側への空気の流路を開閉する冷凍用ダンパ(以下、Fダンパ40と称する)が設けられている。そして、Rダンパ39から上方に向かって、R空間を冷却するための空気が流れる冷蔵ダクト(以下、Rダクト42と称する)が設けられており、Fダンパ40から下方に向かって、F空間を冷却するための空気が流れる冷凍ダクト(以下、Fダクト44と称する)が設けられている。
これらRセンサ46およびFセンサ48の設置場所は、背面側の壁部に限定されるものでは無く、庫内温度を検知できる場所であればよい。なお、以下では、R空間の温度について説明する際には、冷蔵室20の庫内温度を便宜的にR庫内温度と称し、F空間について説明する際には、冷凍室26の庫内温度を便宜的にF庫内温度とも称することがある。お、R庫内温度として野菜室22の庫内温度をさらに検知する構成としてもよい。
これら、圧縮機30や蒸発器34等は、図2に示すように、冷凍サイクル54を構成している。この冷凍サイクル54は、圧縮機30の吐出側から冷媒が流れる方向に向かって順に、凝縮器56、切替弁58、キャピラリーチューブ60およびキャピラリーチューブ62、アキュームレータ64、およびサクションパイプ66が接続されており、全体として、冷媒が循環する循環経路を形成している。なお、冷凍サイクル54そのものは、周知の構成のものを採用することができる。また、キャピラリーチューブは複数ではなく、1つであってもよい。
蒸発器34の出口側には、アキュームレータ64、サクションパイプ66が接続され、圧縮機30の吸入側に接続されている。この圧縮機30は、運転周波数を変化させることにより回転数が変化する周波数可変型の圧縮機である。そして、基本的には、運転周波数を上げることで冷却能力が上がり、運転周波数を下げることで冷却能力を下げることができる。この圧縮機30は、後述する制御部68により制御されている。切替弁58は、例えば、三方弁で構成されている。
周囲から熱を奪った冷媒は、アキュームレータ64に流れていき、このアキュームレータ64にて気液混合体状の冷媒が気体状の冷媒と液体状の冷媒とにそれぞれ分離され、気体状の冷媒のみがサクションパイプ66を通って圧縮機30に戻り、再び圧縮されて高温高圧の気体状となる。これにより、冷却空間32を流れる空気が冷却され、冷却ファン36によってR空間あるいはF空間に供給される。このように、本実施形態の冷蔵庫10では、R空間を冷却するR冷却とF空間を冷却するF冷却とが互いに切り替えられて運転されている。
まず、図4を参照しながら、冷蔵庫10で実行されている冷却ファン36の回転数を抑制する回転数抑制制御の基本的な考え方について説明する。
図4は、庫内温度と蒸発器温度との温度差(以下、温度差ΔTと称する)が変化する態様の一例を模式的に示しており、縦軸が温度差ΔT、横軸が時間(t)となっている。図4の場合、時刻t0は、上記したF冷却とR冷却とが切り替えられた時点を示しており、時刻t1は、回転数抑制制御の抑制状態が終了した時点、つまり、後述する待機期間が経過した時点を示している。なお、冷凍サイクル54は、設定温度に応じた運転制御が行われている。
このような考え方に基づいて、本実施形態の冷蔵庫10では回転数抑制制御が行われている。以下、回転数抑制制御の具体的な処理の流れについて、冷蔵庫10を主体にして説明する。なお、冷蔵庫10は基本的には常時通電されて使用されるものであるため、以下の回転数抑制制御は既に通電されている状態であるものとし、また、説明の簡略化のため、扉の開閉が無いものとする。
ここで、待機期間とは、R冷却とF冷却とが切り替えられた際にその後の回転数抑制制御の実行を抑制する期間であり、図6に示すように、R冷却からF冷却に切り替えられた場合には待機期間は15分に設定されており、F冷却からR冷却に切り替えられた場合には待機期間は5分に設定されている。なお、待機期間の値は一例であり、他の値であってもよいし、例えば庫内温度や設定温度あるいは冷蔵庫10の外部の温度等に応じて変更可能であってもよい。
さて、冷却モードが切り替えられた場合には、冷却対象となる貯蔵庫の設定温度が異なることから、当然のことながら、蒸発器温度も変化する。つまり、冷却モードが切り替えられた場合には、温度差ΔTは大きく変化することになる。
そのため、冷蔵庫10は、温度差ΔTが安定した状態(S4:YES)、あるいは、温度差ΔTが小になるように変化した状態(S4:NO、且つ、S11:YES)において、冷却ファン36の回転数が最低回転数である場合には(S5:YES)、圧縮機30の回転数(運転周波数)を下げる(S7)。つまり、現時点での冷却能力が過剰であるとして、冷凍サイクル54の冷却能力自体を低下させる。これにより、冷凍サイクル54、特には、圧縮機30における電力の消費が抑制される。
以上説明した実施形態によれば、次のような効果を奏する。
冷蔵庫10は、冷蔵室20や冷凍室26等の貯蔵庫と、冷凍サイクル54と、冷凍サイクル54にて冷却された空気を貯蔵庫へ供給する冷却ファン36と、貯蔵庫の温度を検知する貯蔵庫温度検知手段(Rセンサ46、Fセンサ48)と、冷凍サイクル54を構成する蒸発器34の温度を検知する蒸発器温度検知手段(エバ出口センサ50a、エバ入口センサ50b)と、貯蔵庫温度検知手段で検知した貯蔵庫の温度である庫内温度と蒸発器温度検知手段で検知した蒸発器34の温度である蒸発器温度との差分である温度差ΔTが、所定の判定期間内において所定の許容範囲内で推移している際、冷却ファン36の回転数を下げる回転数抑制制御を実行する制御手段(制御部68)と、を備えている。
また、冷却ファン36において電力の消費が抑制されることにより、冷却ファン36からの発熱量が低減され、庫内温度の上昇が抑制され、もって、冷凍サイクル54の負荷が低減される。これにより、冷蔵庫10全体として、さらなる省電力化を促進することができる。
実施形態の冷蔵庫10は、冷却ファン36により供給される空気の流路を冷蔵空間または冷凍空間の何れか一方に切り換えるダンパ機構38によって空気の供給先が切り換えられたとき、つまり、冷却モードが変更されたとき、所定の待機期間が経過するまで回転数抑制制御の実行を抑制する。これにより、温度差ΔTが変化することが明確に予測される冷却モードの切り替え時には処理が不要となり、制御部68における電力の消費をも抑制することができる。
庫内温度と蒸発器温度との温度差ΔTが所定の上限温度差を超えて大に変化した場合には冷却ファン36の回転数を上げるので、空気供給能力が抑制されて庫内温度が過度に上昇するおそれを低減することができる。
そのため、冷蔵庫10は、扉の開閉が無いまま冷却モードが切り替えられた際には、冷却ファン36を前回値にて駆動する。これにより、冷却ファン36が最終的に設定される回転数まで到達するまでの期間、換言すると、余分に高回転で駆動されている期間を短縮でき、電力の消費をさらに抑制することができる。
本発明は、上記した実施形態にて例示したものに限定されることなく、次のように変形又は拡張することができる。また、上記した実施形態で例示したものおよび以下に示す変形例および拡張例にて例示するものは、その一部または全部を任意に組み合わせることができる。
貯蔵庫を開閉する扉の開閉を検知する開扉検知手段(R開扉センサ20b、F開扉センサ22b)により扉の開閉が検知された場合、冷却ファン36の回転数を初期回転数に設定してもよい。ここで、初期設定値とは、通常のPID制御にて制御される際の初期値でもよいし、予め設定した回転数であってもよい。
冷却ファン36の回転数を最大回転数に設定しても温度差ΔTが安定しないのは、冷凍サイクル54自体の冷却能力が不足していると考えられる。そのため、冷却ファン36の空気供給能力が最大となった状態において温度差ΔTが安定していない場合には、圧縮機30の運転周波数を上げて冷凍サイクル54の冷却能力を上げることにより、庫内を冷却するのに必要な冷却能力を確保でき、もって、庫内温度を適切に保つことができる。
一実施形態では冷却ファン36により供給される空気の流路をダンパ機構38によって切り換える構成を例示したが、冷蔵空間用と冷凍空間用とにそれぞれ独立した空気の経路を形成し、ダンパ機構を設けない構成としてもよい。この場合、切替弁58が切り替えられるタイミングを、冷却モードが変更されたタイミングとすればよい。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
Claims (11)
- 貯蔵庫と、
圧縮機、凝縮器および蒸発器を順次接続した冷凍サイクルと、
前記冷凍サイクルにて冷却された空気を前記貯蔵庫へ供給する冷却ファンと、
前記貯蔵庫の温度を検知する貯蔵庫温度検知手段と、
前記蒸発器の温度を検知する蒸発器温度検知手段と、
貯蔵庫温度検知手段で検知した前記貯蔵庫の温度である庫内温度と前記蒸発器温度検知手段で検知した前記蒸発器の温度である蒸発器温度との差分である温度差が、所定の判定期間内において所定の許容範囲内で推移している際、前記冷却ファンの回転数を下げる回転数抑制制御を実行する制御手段と、
を備えることを特徴とする冷蔵庫。 - 前記貯蔵庫は、冷蔵空間と冷凍空間とが設けられており、
前記貯蔵庫温度検知手段は、前記冷蔵空間の温度を冷蔵温度として検知する冷蔵温度検知手段と、前記冷凍空間の温度を冷凍温度として検知する冷凍温度検知手段とが設けられており、
前記制御手段は、前記庫内温度として前記冷蔵空間の温度と前記冷凍温度とをそれぞれ検知し、前記冷蔵温度と前記蒸発器温度との温度差である冷蔵温度差、ならびに、前記冷凍温度と前記蒸発器温度との温度差である冷凍温度差に基づいて、前記冷蔵空間および前記冷凍空間のうち空気の供給先とされた貯蔵庫を対象として前記回転数抑制制御を実行することを特徴とする請求項1記載の冷蔵庫。 - 前記貯蔵庫は、冷蔵空間と冷凍空間とが設けられており、
前記蒸発器は、前記冷蔵空間用の冷蔵用蒸発器と、前記冷凍空間用の冷凍用蒸発器とが設けられており、
前記蒸発器温度検知手段は、前記冷蔵用蒸発器の温度を検知する冷蔵蒸発器温度検知手段と、前記冷凍用蒸発器の温度を検知する冷凍蒸発器温度検知手段とが設けられており、
前記制御部は、前記冷蔵空間が空気の供給先とされている場合には、前記冷蔵温度と前記冷蔵用蒸発器の温度との温度差に基づいて前記回転数抑制制御を行う一方、前記冷凍空間が空気の供給先とされている場合には、前記冷凍温度と前記冷凍用蒸発器の温度との温度差に基づいて前記回転数抑制制御を実行することを特徴とする請求項1記載の冷蔵庫。 - 前記冷却ファンにより供給される空気の流路を前記冷蔵空間または前記冷凍空間の何れか一方に切り換えるダンパ機構をさらに備え、
前記制御部は、前記ダンパ機構により空気の供給先が切り換えられたとき、所定の待機期間が経過するまで前記回転数抑制制御の実行を抑制することを特徴とする請求項2または3記載の冷蔵庫。 - 前記貯蔵庫を開閉する扉の開閉を検知する開扉検知手段をさらに備え、
前記制御部は、前記開扉検知手段により扉の開閉が検知されていない状態で空気の供給先が切り換えられたとき、前記冷却ファンの回転数を前回の前記回転数抑制制御にて設定された回転数に設定した上で、前記回転数抑制制御を実行することを特徴とする請求項2から4のいずれか一項記載の冷蔵庫。 - 前記貯蔵庫を開閉する扉の開閉を検知する開扉検知手段をさらに備え、
前記制御部は、前記開扉検知手段により扉の開閉が検知された場合、前記冷却ファンの回転数を初期回転数に設定することを特徴とする請求項2から5のいずれか一項記載の冷蔵庫。 - 前記制御部は、前記庫内温度と前記蒸発器温度との温度差が所定の上限温度差を超えた場合、または、前記庫内温度と前記蒸発器温度との温度差が所定の上限温度勾配を超えて大に推移した場合、前記回転数抑制制御の実行を抑制するとともに、前記冷却ファンの回転数を上げることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項記載の冷蔵庫。
- 前記制御部は、前記庫内温度と前記蒸発器温度との温度差が所定の下限温度差を下回っている場合、または、前記庫内温度と前記蒸発器温度との温度差が所定の下限温度勾配を超えて小に推移した場合、前記回転数抑制制御の実行を抑制するとともに、前記冷却ファンの回転数を下げることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項記載の冷蔵庫。
- 前記制御手段は、前記回転数抑制制御を実行することで前記冷却ファンの回転数が最小回転数となった状態で前記庫内温度と前記蒸発器温度との温度差が前記許容範囲内で小に推移している際、前記圧縮機の運転周波数を下げることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項記載の冷蔵庫。
- 前記制御手段は、前記冷却ファンの回転数が最大回転数となった状態で前記庫内温度と前記蒸発器温度との温度差が前記許容範囲を超えて大に推移している際、前記圧縮機の運転周波数を上げることを特徴とする請求項1から9のいずれか一項記載の冷蔵庫。
- 前記蒸発器温度検知手段は、前記蒸発器に冷媒が流入する入り口側の温度を入口蒸発器温度として検知する入口温度検知手段と、前記蒸発器から冷媒が流出する出口側の温度を出口蒸発器温度として検知する出口温度検知手段とを有するとともに、当該出口蒸発器温度を前記蒸発器温度として検知するものであり、
前記制御部は、前記入口蒸発器温度と前記出口蒸発器温度との温度差が所定の出入口上限温度を超えた場合、前記回転数抑制制御の実行を抑制することを特徴とする請求項1から10のいずれか一項記載の冷蔵庫。
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