JP6360976B2 - 冷蔵庫およびその湿度制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍・冷蔵機器技術分野に関し、特に冷蔵庫湿度制御方法に関する。

冷蔵庫の冷藏室が乾燥し過ぎるという問題を解決するために、保湿や加湿の方法を採用することができる。保湿は、隔離膜を用いてもよい。具体的に、食べ物から揮発した水分を隔離膜を介して一定領域内に閉じこめて、当該領域の相対湿度を飽和状態にすることで、食べ物の水分の揮発を低減させることができる。しかし、隔離膜による保湿では、水分を１００%閉じこめるわけではないため、水分の喪失が相変わらず生じる。そして、領域空間内の相対湿度濃度も制御不可能である。加湿は、モレキュラーシーブを用いてもよい。具体的に、水を容器に入れて、その水受け容器の全面をモレキュラーシーブにて隔離する。そのモレキュラーシーブは、水分子の流出のみを許容する。モレキュラーシーブによる加湿では、同様に、領域空間の相対湿度濃度を制御不可能である。

相対湿度センサと超音波加湿器との組み合わせで、領域内の相対湿度を制御することができる。具体的に、ある領域空間の相対湿度値が予め記憶され、当該領域の相対湿度センサが信号を出力して超音波加湿器のオン・オフを制御することで、予め記憶された相対湿度値に達する。しかし、超音波により相対湿度を自動制御する方式は、コストが高く、占めるスペースも大きい。

本発明は、冷蔵庫の湿度制御の課題への解決を目的とする。

上記発明の目的を果たすために、本発明は、冷蔵庫の保湿空間に対して湿度制御を行う方法を提供する。保湿空間に湿度制御装置が設けられることで、保湿および／または加湿が制御される。前記方法は、ステップＳ１からＳ４を含む。

Ｓ１では、目標湿度Ｈ₀を設定し、保湿空間の温度Ｔ０および実相対湿度ｈを測定して、△Ｈを△Ｈ＝Ｈ₀-ｈにより取得する。
Ｓ２では、△ＨおよびＴ０に基づいて目標補水質量Ｗを取得する。
Ｓ３では、補水時間Ｔを算出する。ただし、Ｔ＝Ｗ／Ｖ_maxであり、Ｖ_maxが湿度制御装置の最大加湿速度である。
Ｓ４では、湿度制御装置が時間Ｔ内で最大加湿速度Ｖ_maxを維持するように、前記湿度制御装置を調整する。

本発明の一実施形態のより好ましい態様として、方法は、ステップＳ５をさらに含む。
Ｓ５では、湿度制御装置が加湿速度Ｖ_mを維持するように、湿度制御装置を調整する。ただし、Ｖ_mは、前記保湿空間の水蒸気質量損失速度ａ₁に一致し、ａ₁は、保湿空間の温度Ｔ０に応じた定数である。

本発明の一実施形態のより好ましい態様として、ステップＳ２では、△ＨおよびＴ０に基づいて、温度に対する飽和水蒸気量に関する参照表を参照し、目標補水質量Ｗを換算により取得する。

上記目的を果たすために、本発明の一実施形態は、冷蔵庫を提供する。当該冷蔵庫は、上記何れか一項の方法を実行する湿度制御装置を備え、湿度制御装置は、容器および加湿部材を有し、前記容器は、加湿剤を収容し、前記容器は、加湿部材へ加湿剤を供給するための開口部を有する。

本発明の一実施形態のより好ましい態様として、容器の開口部は、湿度制御装置が加湿速度を目標値に制御するように、調整可能である。

本発明の一実施形態のより好ましい態様として、湿度制御装置は、容器の開口部を調整するための駆動機構を有する。

本発明の一実施形態のより好ましい態様として、湿度制御装置の加湿速度は、容器の開口部の開口面積に正相関する。

本発明の一実施形態のより好ましい態様として、湿度制御装置は、目標湿度Ｈ₀を設定可能なコントローラをさらに有する。

本発明の一実施形態のより好ましい態様として、コントローラは、温度に対する飽和水蒸気量の参照値を記憶している。

本発明の一実施形態のより好ましい態様として、湿度制御装置は、温度センサと、湿度センサとをさらに有する。

従来技術よりも、本発明は、保湿空間内に対する相対湿度の制御が実施でき、装置がシンプルで小型化し、保守しやすく、強固で長持ちし、コストも低くなる。

本発明の一実施形態における湿度制御装置の分解図である。 本発明の一実施形態における湿度制御装置の組み立て図である。 本発明の一実施形態における湿度制御装置の調整機構の稼動状態を示す模式図である。 本発明の一実施形態における湿度制御装置の調整機構の非稼動状態を示す模式図である。 本発明の一実施形態における湿度制御装置の上面図である。 本発明の一実施形態における加湿部材（局所）および引張機構の構造を示す模式図である。 図５のＡＡ方向における断面図である。 図７の点線枠内の部分拡大模式図である。 本発明の一実施形態における湿度制御装置の局所模式図である。 本発明の一実施形態における湿度制御方法を示すフローチャートである。

図面に示す具体的な実施形態を持ちながら本発明を以下に詳細に説明する。しかし、本発明がこれらの実施形態に限定されず、当業者がこれらの実施形態に基づいてなされた構造、方法または機能上の変換も、本発明の保護範囲内に含まれる。

本発明のある具体例によれば、冷蔵庫は、少なくとも１つの仕切り室を備える。仕切り室内には、独立する保湿空間、例えばボックスが設けられる。または、仕切り室そのものが、保湿空間である。保湿空間内には、空間の相対湿度を調整するための湿度制御装置が設けられる。

図１に示すように、湿度制御装置は、ケース１０と、加湿部材２０と、容器３０とを備える。ケース１０は、底壁および底壁から延在する側壁からなる。底壁と側壁とが上部で開口する収容キャビティを共同して定める。ケース１０内の水蒸気がケース１０の外へ流通するように、ケース１０の側壁の少なくとも一部に複数のスルーホールが設けられている。

図２を参照すると、加湿部材２０は、ケース１０内に位置する。加湿部材２０は、複数の加湿膜を先端と末端を接続し合うようになされた伸縮可能な折り畳み構造である。加湿膜は、不織布や他の吸水しやすい素材であってもよい。加湿部材２０の一方端は、ケース１０内に固定され、そこが近端２０１として定義される。加湿部材２０の他方端は、位置が調整可能であり、そこが遠端２０２として定義される。

容器３０は、ケース１０内に位置し、加湿部材２０に隣接する。容器３０は、加湿剤を収容し、加湿剤は、一般的に水である。容器３０は、トップおよび底部に開口部をそれぞれ有する。トップの開口部３０１は、入口であり、加湿剤を容器内へ注入するために用いられる。底部の開口部３０２は、出口であり、加湿部材２０の湿度を維持する目的で、加湿剤をケース１０の収容キャビティへ注入するために用いられる。

加湿部材の近端２０１は、容器３０の底部の開口部３０２に接続される。加湿膜は、当該開口部に直接接触し、加湿剤を加湿部材２０の全体へ案内する。

本発明の一実施例において、湿度制御装置は、加湿部材の拡張度合いを調整してさらに保湿空間の湿度を調整するための調整機構４０をさらに有する。図１を参照すると、調整機構４０は、接続部材４１と、接続部材４１に旋回可能に接続された回転部材４３とを有する。

さらに、ケース１０の側壁上には、少なくとも１つの長尺状のスルーホールが接続部材４１の第１スライド溝１０１として設けられている。回転部材４３は、ケース１０の収容キャビティ内に位置する。接続部材４１は、ケース１０の外側から第１スライド溝１０１を通り抜けて回転部材４３に接続されている。接続部材４１は、ボディ４１１と、ボディ４１１から延在する少なくとも１つの接続アーム４１３とを有する。ボディ４１１は、ケース１０の外側に位置する。接続アーム４１３は、第１スライド溝１０１を通り抜けて回転部材４３に接続されている。ケースの第１スライド溝１０１は、水平方向に沿って延在している。接続部材４１は、加湿部材２０の拡張度合いが調整されるように、第１スライド溝１０１の延在方向に沿ってスライド可能である。

調整機構４０は、回転軸４５をさらに有する。接続部材４１は、回転軸４５を介して回転部材４３に旋回可能に接続されている。

図３および図４に例示的に示すように、接続部材４１は、Ｕ型であり、２本の接続アーム４１３を有する。接続アーム４１３間の空間は、回転部材４３の非稼動状態での収容空間を構成する。ケース１０上には、２つの長尺状のスルーホールが接続部材４１の第１スライド溝１０１として設けられている。回転部材４３は、一方端が回転軸に接続された固定端４３１であり、他方端が活動端４３３である。回転部材４３は、回転軸４５回りに旋回する。図３に示すように、活動端４３３が接続部材４１から離間する最大距離まで回転したとき、調整機構４０は、稼動状態にあり、加湿部材２０の拡張度合いを規定できる。図４に示すように、活動端４３３が接続アーム４１３間の収容空間まで回転したとき、調整機構４０は、非稼動状態になる。

図３および図５を参照すると、調整機構４０が稼動状態であるとき、回転部材４３は、加湿部材２０遠端の隣り合う加湿膜の間に挿入され、調整機構４０と干渉する。第１スライド溝１０１と接続アーム４１３との寸法が互いに嵌合することで、接続アーム４１３が適切な摩擦力で第１スライド溝１０１内で移動する。当該摩擦力は、加湿部材２０の跳ね返り力を上回る。加湿膜は、不織布や再生繊維等の硬度が小さい素材からなる。折り畳み構造である加湿部材２０の弾性率が小さいため、調整機構４０からの干渉は、加湿部材の遠端２０２を位置制限するのに十分であり、加湿部材２０を規定の拡張長さに維持させる。

こうして、調整機構４０が加湿部材２０の拡張度合いを調整することで、加湿部材２０の有効蒸発面積を変更可能であるため、保湿空間に対する保湿あるいは加湿が実現できる。冷蔵庫の仕切り室内の水蒸気が蒸発しながら対流する空気に連れ去られるため、加湿部材２０の拡張度合いを適切に調整すれば、保湿空間の補水量を水蒸気の損失量と同じにして保湿でき、または、補水量を保湿空間の水蒸気の損失量より多くして加湿できる。

本発明の一実施例において、湿度制御装置は、引張機構５０をさらに有する。引張機構５０は、容器３０の底部に位置し、且つ容器３０の底部に沿ってスライド可能である。引張機構５０は、加湿剤の流出速度が調整されるように、容器３０の底部にある開口部３０２の開口度を調整可能である。図６を参照すると、引張機構５０の一方端が加湿部材の近端２０１に接続され、加湿部材２０を容器３０の底部の開口部３０２と常に接触させる。

さらに、容器３０の底壁の下面は、底部の開口部３０２の周りに第２スライド溝（図示せず）が形成され、引張機構５０と第２スライド溝との形状が嵌合して、引張機構５０を第２スライド溝内でスライドさせる。第２スライド溝の延在方向は、折り畳みの加湿部材２０の延在方向と一致してもよい。引張機構５０のストロークの少なくとも一部が容器３０の底部の開口部３０２をカバーすることで、引張機構５０は、押し引き過程において容器３０の底部の開口部３０２の開閉度合いを制御可能である。

引張機構５０は、ストリップ状であり、一方端がスライド操作のハンドルであり、そこが近端５０１として定義され、他方端が加湿部材の近端２０１に連通し、そこが遠端５０３として定義される。

図６から図８を参照すると、加湿部材２０の近端は、延長構造２０３を有する。当該延長構造２０３は、加湿部材２０のボディの素材と同じであり、不織布又はその他の吸水材料である。延長構造２０３は、逆Ｖ型の折り畳み部２０３１と、折り畳み部２０３１から延在する接続部２０３３とを有する。折り畳み部２０３１は、延長構造が伸縮するためのスペースを予め用意する。接続部２０３３に少なくとも１つのホールが設けられ、これに対応して、引張機構の遠端５０３に当該ホールに係合する突起が設けられて、接続部２０３３を引張機構の遠端５０３と接続させている。引張機構５０は、第２スライド溝に沿って移動しているとき、延長構造の接続部２０３３を引っ張って連動させ、折り畳み部２０３１は、それに合わせて伸張あるいは収縮する。引張機構５０が移動しているとき、容器の底部の開口部３０２の開口部分が加湿部材の延長構造２０３に接触し、加湿剤が延長構造２０３を介して加湿部材２０のボディに案内される。底部開口部３０２の開口面積Ｓそのものは、加湿部材との接触面積である。Ｓは、保湿液の流出速度に正相関する。

こうして、引張機構５０が容器の底部の開口部３０２の開口度を制御することで、加湿部材の加湿速度を調整可能であり、さらに保湿空間の湿度を調整することができる。

本発明の一実施例において、湿度制御装置は、駆動機構６０をさらに有する。図９を参照すると、駆動機構６０は、引張機構の近端５０１に接続され、引張機構５０が第２スライド溝に沿って移動するように駆動可能である。

さらに、駆動機構６０は、引張機構５０の移動距離を正確に調整するためのステッピングモータおよびコントローラを有する。

これにより、駆動機構は、容器の底部の開口部３０２の開閉度合いを調整し、保湿空間の湿度を所定の目標湿度Ｈ₀まで補足してから、リアルタイムに補水して空間内の水蒸気の質量損失と釣り合ってもよい。よって、空間内の湿度が維持され、正確な加湿や保湿ができる。

図１０を具体的に参照すると、湿度制御方法は、以下のステップＳ１−Ｓ５を含む。

Ｓ１では、目標湿度Ｈ₀を設定し、保湿空間の温度Ｔ₀および実相対湿度ｈを測定する。目標湿度Ｈ₀は、ユーザがコントローラで予め決定してもよい。温度Ｔ₀と湿度ｈの測定は、仕切り室内に配置される温度センサと湿度センサによって実施される。

Ｓ２では、保湿空間の目標補水質量Ｗを算出する。当該補水質量Ｗは、△Ｈに基づいて「温度に対する飽和水蒸気量」に関する参照表を参照しつつ換算すれば分かるように、温度Ｔ₀および保湿空間容積と相関する。ただし、△Ｈは、目標湿度と実相対湿度の差分（△Ｈ＝Ｈ₀-ｈ）である。コントローラは、上記参照表および換算関係を予め記憶していてもよい。Ｔ₀が一旦設定されると、Ｗ値が得られる。

Ｓ３では、容器の底部の開口部が最大であるとき、時間Ｔ内で加湿部材へ目標補水質量Ｗを補水できるように、Ｔ＝Ｗ／Ｖ_maxから補水時間Ｔを算出する。ただし、Ｖ_maxは、容器の底部の開口部が最大時の加湿速度である。当該速度は、実験の測定により取得され得る。コントローラは、上記換算関係を予め記憶していてもよい。Ｔ₀が一旦設定されると、Ｔ値が得られる。

Ｓ４では、時間Ｔ内で駆動機構が容器底部開口部３０２が最大となるように調整することで、加湿の目的を達成させる。

Ｓ５では、容器の底部の開口部３０２の開口面積Ｓを調整することで保湿速度Ｖ_mに達することができ、容器の保湿速度Ｖ_mを算出する。Ｖ_mは、保湿空間の湿度が安定に維持されるときにおける、容器の底部の開口部での保湿液の流出速度である。Ｖ_m＝ａ₁、ａ₁は、保湿空間の水蒸気質量損失速度である。

ａ₁は、保湿空間の温度、風量、位置、容積に相関し、その平均を実験および推定により取得することができる。水蒸気質量損失値は、殆ど保湿空間の相対湿度の変化によらないため、無視されてもよい。特定の型番の冷蔵庫について、ａ₁が温度Ｔ₀のみに関連すると考えられてもよい。ａ₁は、予めコントローラに記憶されていてもよい。

Ｖ_m＝ａ₁であるとき、保湿空間の水蒸気質量損失速度ａ₁が容器の保湿液の流出速度と同じであるため、保湿空間の相対湿度が安定である。

上述した通り、保湿液の流出速度が容器の底部の開口部３０２の開口面積Ｓに正相関するため、駆動機構が容器の底部の開口部３０２の開口面積Ｓを調整することで保湿速度Ｖ_mに達することができ、保湿の目的が達成される。

本方法では、保湿空間を正常大気圧にして演算を簡単化させる。理解できるように、当業者が本発明の示唆から、異なる大気圧に応じて湿度換算を行えば、保湿空間の湿度をより正確に調整可能である。本発明は、そのような実施もカバーする。

理解できるように、本明細書で実施形態に基づいて説明したが、実施形態のそれぞれが１つの独立する技術案のみを含むとは限らない。明細書のこのような説明は、単に明瞭化のためである。当業者は、明細書を１つの全体として見なすべきである。各実施形態における技術手段を適宜組み合わせることで、当業者の理解し得る他の実施形態を構成できる。

上述した一連の詳細な記述は、単に本発明の可能な実施形態に対する具体的な説明であり、本発明の保護範囲を制限するためのものではない。本発明の要旨や精神から逸脱しない範囲でなされた如何なる均等実施形態や変更も、本発明の保護範囲内に収まる。

Claims (10)

1. 冷蔵庫の保湿空間に対して湿度制御を行う冷蔵庫湿度制御方法であって、
   前記保湿空間に湿度制御装置が設けられることで、保湿および／または加湿が制御され、
   前記冷蔵庫湿度制御方法は、
   目標湿度Ｈ₀を設定し、保湿空間の温度Ｔ₀および実相対湿度ｈを測定して、△Ｈを△Ｈ＝Ｈ₀-ｈにより取得するステップＳ１と、
   △ＨおよびＴ₀に基づいて目標補水質量Ｗを取得するステップＳ２と、
   前記湿度制御装置の最大加湿速度Ｖ_maxに基づいて、補水時間ＴをＴ＝Ｗ／Ｖ_maxにより算出するステップＳ３と、
   前記湿度制御装置が時間Ｔ内で最大加湿速度Ｖ_maxを維持するように、前記湿度制御装置を調整するステップＳ４と、を含む
   ことを特徴とする冷蔵庫湿度制御方法。
2. 前記湿度制御装置が加湿速度Ｖ_mを維持するように、前記湿度制御装置を調整するステップＳ５をさらに含み、
   Ｖ_mは、前記保湿空間の水蒸気質量損失速度ａ₁に一致し、ａ₁は、保湿空間の温度Ｔ₀に応じた定数であることを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫湿度制御方法。
3. 前記ステップＳ２では、△ＨおよびＴ₀に基づいて、温度に対する飽和水蒸気量に関する参照表を参照し、目標補水質量Ｗを換算により取得することを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫湿度制御方法。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の方法を実行する湿度制御装置を備え、
   前記湿度制御装置は、容器および加湿部材を有し、
   前記容器は、加湿剤を収容し、前記容器は、加湿部材へ加湿剤を供給するための開口部を有することを特徴とする冷蔵庫。
5. 前記容器の開口部は、湿度制御装置が加湿速度を目標値に制御するように、調整可能であることを特徴とする請求項４に記載の冷蔵庫。
6. 前記湿度制御装置は、容器の開口部を調整するための駆動機構を有することを特徴とする請求項５に記載の冷蔵庫。
7. 前記湿度制御装置の加湿速度は、容器の開口部の開口面積に正相関することを特徴とする請求項５に記載の冷蔵庫。
8. 前記湿度制御装置は、目標湿度Ｈ₀を設定可能なコントローラをさらに有することを特徴とする請求項４に記載の冷蔵庫。
9. 前記コントローラは、温度に対する飽和水蒸気量の参照値を記憶していることを特徴とする請求項８に記載の冷蔵庫。
10. 前記湿度制御装置は、温度センサと、湿度センサとをさらに有することを特徴とする請求項４に記載の冷蔵庫。

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