JP6972310B2 - 冷凍冷蔵庫 - Google Patents

Description

本発明は、両開き扉を備えた冷凍冷蔵庫に関する。

従来、最上段に冷蔵室を持つワークトップ型の冷蔵庫が知られている。このような冷蔵庫には、冷蔵室に両開き式の扉が設けられ、左扉と右扉との隙間から冷蔵室に外気が侵入するのを防止する仕切板が設けられたものがある。

冷蔵室の扉が閉められた状態で、仕切板は冷蔵室の扉のガスケットと密着することで冷蔵室を外気と遮断している。仕切板は、庫内側の面から冷却されるため熱伝導により庫外側の表面温度が低下し、庫外側の表面が結露してしまう。多くの冷蔵庫には、庫外側表面の結露を防止するために、仕切板の内部にヒータが設けられている。

ヒータが仕切板を加熱する際、結露対策に限ってヒータに供給する電力量を多くしてしまうと、冷蔵庫の消費電力量が大きくなり電気代が高くなってしまう。また、定性的には仕切板から冷蔵室へ移動する熱も多くなり、冷蔵室の冷却を妨げてしまうこともある。

仕切板に設けられたヒータの通電制御の一例として、外気温度と冷蔵室の庫内温度との温度差Δｔに対して、ヒータへの入力電力ＰをＰ＝α×Δｔの式で算出して制御する冷蔵庫が知られている（例えば、特許文献１参照）。

別のヒータ通電制御を行う冷蔵庫の一例が、特許文献２に開示されている。特許文献２の冷蔵庫は、外気温度に応じて、仕切板が結露しない基準通電率および基準湿度が予め設定され、外気湿度が基準湿度より高い場合、ヒータ通電率を基準通電率より高くし、外気湿度が基準湿度より低い場合、ヒータ通電率を基準通電率より低くする。

特開２００４−３５３９７２号公報 特開２０１３−７２５９５号公報

特許文献１に開示された冷蔵庫は、冷蔵室の温度が設定温度で安定していることが前提になっており、冷蔵室の温度が外気温度に近い場合、無駄に電力を消費してしまうおそれがある。冷蔵室の温度が外気温度に近いほど高くなる場合として、例えば、冷蔵庫の設置後に電源が投入されるとき、長時間の停電から電源が復旧するとき、扉が長時間開放されたときなどである。

特許文献２に開示された冷蔵庫も、冷蔵室の温度が設定温度近くであるか否かが考慮されておらず、冷蔵室の温度が外気温度に近いほど高い場合、冷蔵室が設定温度まで冷却されるまでの過渡期において、無駄に電力を消費してしまうおそれがある。

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、消費電力量を低減できる冷凍冷蔵庫を提供するものである。

本発明に係る冷凍冷蔵庫は、貯蔵室を有する箱体と、前記箱体の開口部を覆う両開き扉と、前記両開き扉が閉じた状態で前記貯蔵室への外気の浸入を防ぐ仕切板と、外気温度を検出する外気温度センサと、外気湿度を検出する外気湿度センサと、前記貯蔵室内の温度を冷蔵室温度として検出する冷蔵室温度センサと、前記仕切板の結露を防止するヒータと、前記外気温度および前記外気湿度から算出される基準通電率に基づいて前記ヒータへの通電を制御するヒータ制御手段と、を有し、前記ヒータ制御手段は、前記外気温度、前記冷蔵室温度および冷蔵室目標温度から通電係数を算出し、算出した通電係数を前記基準通電率に乗算した補正通電率を用いて前記ヒータを制御し、通電係数＝（外気温度−冷蔵室温度）／（外気温度−冷蔵室目標温度）で表される算出式を用いて前記補正通電率を算出するものである。

本発明によれば、外気温度、冷蔵室温度および冷蔵室目標温度を反映した補正通電率がヒータ通電制御に用いられるため、仕切板の表面温度が結露防止温度よりも必要以上に大きくなることが抑制される。そのため、ヒータの無駄な電力消費が抑制され、冷凍冷蔵庫の消費電力量を低減できる。

本発明の実施の形態１に係る冷凍冷蔵庫の一構成例を示す外観正面図である。 図１に示した冷凍冷蔵庫の冷媒回路図である。 図１に示すＡ−Ａ線の断面図である。 図２に示した制御部の機能ブロック図である。 外気温度および相対湿度から基準通電率を求める算出式を示すグラフである。 外気温度および相対湿度から基準通電率を求める算出式を示すグラフである。 図１に示した冷蔵室内への外気からの熱移動を示すモデル図である。 図１に示した冷蔵室内部の全体の冷気の流速分布を示す図である。 図８に示した冷蔵室内部のうち、最上段棚における冷気の流速分布を示す拡大図である。 図４に示したヒータ制御手段が実行するヒータ通電制御の手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係るヒータ通電制御において、外気温度が３０℃であり、相対湿度が７５％ＲＨである場合に電源投入開始からの温度変化を示すグラフである。 比較例のヒータ通電制御において、外気温度が３０℃であり、相対湿度が７５％ＲＨである場合に電源投入開始からの温度変化を示すグラフである。 本発明の実施の形態１に係るヒータ通電制御において、冷蔵室温度、通電係数、基準通電率および補正通電率の時間変化を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るヒータ通電制御において、外気温度が３０℃であり、相対湿度が５５％ＲＨの場合に電源投入開始からの温度変化を示すグラフである。 比較例のヒータ通電制御において、外気温度３０℃、外気湿度５５％ＲＨの場合の電源投入時の各温度波形を示す図である。 本発明の実施の形態３に係る冷凍冷蔵庫の制御部の構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の実施の形態３に係る冷凍冷蔵庫において、ヒータの通電率の時間推移を示す図である。

実施の形態１．
本実施の形態１の冷凍冷蔵庫の構成を説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る冷凍冷蔵庫の一構成例を示す外観正面図である。図２は、図１に示した冷凍冷蔵庫の冷媒回路図である。

図１に示すように、冷凍冷蔵庫１００は、箱体１００Ａを備え、貯蔵室として、冷蔵室１、製氷室２、小型冷凍室３、冷凍室４および野菜室５を有する。図１に示す構成例では、冷凍冷蔵庫１００の本体の最上部に冷蔵室１が設けられ、冷蔵室１の下方（Ｚ軸矢印の反対方向）に製氷室２および小型冷凍室３が並列に設けられている。製氷室２および小型冷凍室３の下には、冷凍室４が配置され、冷凍室４の下に野菜室５が配置されている。本実施の形態１では、複数の貯蔵室を有する箱体１００Ａのうち、貯蔵室が冷蔵室１である場合について説明する。

冷凍冷蔵庫１００は、冷蔵室１の開口部を覆う両開き扉を有する。両開き扉は、冷蔵室１の開口部を開閉する左扉７および右扉８で構成される。冷蔵室１には、両開き扉が閉じた状態で外気の浸入を防ぐ仕切板９が設けられている。仕切板９の上下方向（Ｚ軸矢印方向）の長さは図１に示した冷蔵室１の上下方向の長さと同等である。冷凍冷蔵庫１００は両開き扉を有していればよく、これらの貯蔵室の配置は図１に示す構成に限定されない。

図２に示すように、冷凍冷蔵庫１００は、ヒータ１８、圧縮機５１、凝縮器５２、減圧装置５３、蒸発器５４、ファン５５、ダンパ装置５６および制御部６０を有する。圧縮機５１、凝縮器５２、減圧装置５３および蒸発器５４が冷媒配管で接続され、冷媒が循環する冷媒回路５７が構成される。

圧縮機５１は、冷媒を圧縮して吐出し、冷媒を冷媒回路５７に循環させる。圧縮機５１は、例えば、容量を可変できるインバータ型圧縮機である。凝縮器５２は、冷媒に外気と熱交換させる熱交換器である。凝縮器５２は、例えば、冷媒から熱を奪って冷凍冷蔵庫１００の外部に放出させる凝縮パイプである。凝縮パイプは、冷凍冷蔵庫１００の筐体側面に設けられている。減圧装置５３は、冷媒を減圧して膨張させる。減圧装置５３は、例えば、キャピラリーチューブである。蒸発器５４は、冷媒に庫内の空気と熱交換させる熱交換器である。ファン５５は、蒸発器５４において冷媒と熱交換することで冷却された空気を冷蔵室１および冷凍室４等に供給する。ファン５５は、例えば、プロペラファンである。ダンパ装置５６は、バッフルの開度を変えることで、冷蔵室１および冷凍室４等に供給される冷気の供給量を調節する。ヒータ１８は、図１に示す仕切板９に設けられ、仕切板９の表面が結露することを防止する。

また、冷凍冷蔵庫１００は、冷蔵室１および冷凍室４等の温度制御、ならびにヒータ１８の通電制御等のために、複数のセンサを有する。具体的には、冷凍冷蔵庫１００は、冷凍室温度センサ７１、冷蔵室温度センサ７２、外気温度センサ７３および外気湿度センサ７４を有する。冷凍室温度センサ７１は、冷凍室４に設けられ、冷凍室温度Ｔｆを検出する。冷蔵室温度センサ７２は、冷蔵室１に設けられ、冷蔵室温度Ｔｉを検出する。外気温度センサ７３は、冷凍冷蔵庫１００の周囲環境として外気温度Ｔｏを検出する。外気湿度センサ７４は、冷凍冷蔵庫１００の周囲環境として外気湿度Ｍｏを検出する。外気温度センサ７３および外気湿度センサ７４は、例えば、左扉７の図に示さない上側ヒンジ部に設けられている。冷蔵室温度センサ７２は、冷蔵室１の温度管理だけでなく、ヒータ１８への通電を最適に行うための仕切板９の表面の温度補償の役目を果たす。

なお、冷凍室温度センサ７１は、冷凍物の貯蔵室の温度を検出できる位置であればよく、設置位置は限定されない。冷蔵室温度センサ７２は、冷蔵物の温度を検出できる位置であればよく、設置位置は限定されない。外気温度センサ７３は、周囲環境として外気温度Ｔｏを検出できれば、設置場所は限定されない。外気湿度センサ７４は、周囲環境として外気湿度Ｍｏを検出できれば、設置場所は限定されない。

ただし、外気温度センサ７３および外気湿度センサ７４の設置場所は、冷凍冷蔵庫１００の運転の影響を受けない場所であることが望ましい。例えば、冷凍冷蔵庫１００が運転中、筐体側面に固定された凝縮パイプ（不図示）の温度が高くなるため、外気温度センサ７３および外気湿度センサ７４は、凝縮パイプからの放熱の影響を受けない位置に設置するのが望ましい。例えば、外気温度センサ７３および外気湿度センサ７４の設置場所が左扉７または右扉８の上側ヒンジ部である場合、凝縮パイプ（不図示）の熱の影響を受けない。

図３は、図１に示すＡ−Ａ線の断面図である。仕切板９を境界にして、図３の上側（Ｙ軸矢印方向）が庫内側であり、図３の下側（Ｙ軸矢印と反対方向）が庫外側である。仕切板９は、水平面（ＸＹ平面）の断面が長方形の直方体である。図１に示した左扉７の庫内側には左扉内板１０が設けられ、右扉８の庫内側には右扉内板１１が設けられている。左扉内板１０には、庫内側に立ち壁１５が設けられている。右扉内板１１には、庫内側に立ち壁１６が設けられている。

冷蔵室１の両開き扉が閉状態である場合、図３に示すように、仕切板９は、立ち壁１５と立ち壁１６との間に位置する。仕切板９は左扉７にヒンジ機構（不図示）で取り付けられている。仕切板９はヒンジ機構の軸（Ｚ軸矢印方向に平行）に対して回転できる構成である。

仕切板９は、板金部材１７、ヒータ１８および断熱材１９を有する。図３に示すように、仕切板９の庫外側の表面に、両端が庫内側に折り曲げられた板金部材１７が取り付けられている。板金部材１７の庫内側にヒータ１８が配置されている。アルミ箔１４がヒータ１８を覆って板金部材１７に糊付けまたは両面テープで貼り付けられているため、ヒータ１８は板金部材１７に固定されている。

また、仕切板９において、板金部材１７およびヒータ１８よりも庫内側に、断熱材１９が配置されている。断熱材１９はヒータ１８の熱が庫内側に伝導することを抑制する。断熱材１９は背面（Ｙ軸矢印方向の面）および側面（Ｘ軸矢印方向の面およびＸ軸矢印と反対方向の面）が庫内側樹脂部材２０で覆われている。そして、板金部材１７と断熱材１９との間に嵌め込まれた庫外側樹脂部材２８が、庫内側樹脂部材２０の側面の一部を覆う構成である。

左扉内板１０の溝部２４に左扉ガスケット２２が嵌め込まれている。右扉内板１１の溝部２４に右扉ガスケット２３が嵌め込まれている。図３に示すように冷蔵室１の両開き扉が閉状態で、左扉ガスケット２２および右扉ガスケット２３のそれぞれは、仕切板９の板金部材１７と対向する位置に磁石２５を備えている。冷蔵室１の両開き扉が閉状態において、板金部材１７が磁力で磁石２５に引きつけられることで、左扉ガスケット２２および右扉ガスケット２３が仕切板９の板金部材１７と密着し、庫外から冷蔵室１への外気の侵入を遮断する。

また、左扉内板１０の仕切板９側には、パッキン２９が設けられている。右扉内板１１の仕切板９側には、右扉ガスケット２３の一部が立ち壁１６に沿うように庫内側に突出している。パッキン２９および右扉ガスケット２３の突出部分は、ヒータ１８から仕切板９の周囲への熱漏洩を抑制する。

ユーザが左扉７を開けると、仕切板９は、仕切板９の上端に設けられた溝形状に冷蔵室１の天面に設置されたガイド部品の突起が引っ掛かる。そのため、仕切板９は、左扉７のヒンジ機構（不図示）の軸を中心に反時計回りに回転し、立ち壁１５に沿って立ち壁１５と一体になる。一方、ユーザが左扉７を閉めると、仕切板９は、仕切板９の上端に設けられた溝形状に冷蔵室１の天面に設置されたガイド部品の突起が引っ掛かる。そのため、仕切板９は、立ち壁１５から引き離されるように、左扉７のヒンジ機構（不図示）の軸を中心に時計回りに回転する。その結果、仕切板９、左扉内板１０および右扉内板１１は、図３に示した状態になる。このようにして、仕切板９は、両開き扉が閉状態である場合に、冷蔵室１の左扉７および右扉８の間から外気が冷蔵室１に侵入することを防止する役目を果たす。

次に、制御部６０の構成を説明する。図４は、図２に示した制御部の機能ブロック図である。制御部６０は、例えば、マイクロコンピュータである。図２に示すように、制御部６０は、プログラムを記憶するメモリ６１と、プログラムにしたがって処理を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）６２とを有する。図４に示すように、制御部６０は、冷凍サイクル制御手段６５と、ヒータ制御手段６６とを有する。ＣＰＵ６２がプログラムを実行することで、冷凍サイクル制御手段６５およびヒータ制御手段６６が冷凍冷蔵庫１００に構成される。

冷凍サイクル制御手段６５は、冷凍室温度Ｔｆ、冷蔵室温度Ｔｉ、冷凍室目標温度および冷蔵室目標温度Ｔｓに基づいて冷媒回路５７の冷凍サイクルを制御する。具体的には、冷凍サイクル制御手段６５は、冷凍室温度Ｔｆが冷凍室目標温度に一致するように、圧縮機５１の回転数を制御する。また、冷凍サイクル制御手段６５は、冷蔵室温度Ｔｉが冷蔵室目標温度Ｔｓに一致するように、ファン５５の回転数とダンパ装置５６のバッフルの開度とを制御する。冷蔵室目標温度Ｔｓはメモリ６１に記憶されている。

ヒータ制御手段６６は、外気温度Ｔｏおよび外気湿度Ｍｏから算出される基準通電率ＤＲｒｅｆに基づいてヒータ１８への通電率を制御する。通電率は、ヒータ１８に定格電流で通電する時間の割合を示す。例えば、時間１０秒のうち、５秒通電する場合の通電率は、（５［ｓ］／１０［ｓ］）×１００％＝５０％となる。基準通電率ＤＲｒｅｆは仕切板９の表面に露が付かない通電率である。基準通電率ＤＲｒｅｆは、外気温度Ｔｏと外気の相対湿度Ｍｒｈとから後述の算出式を用いて算出される。相対湿度Ｍｒｈは、決められた空気線図を基に外気温度Ｔｏおよび外気湿度Ｍｏから求まる。外気温度Ｔｏおよび外気湿度Ｍｏから相対湿度Ｍｒｈを算出する式が、メモリ６１が記憶するプログラムに登録されている。

基準通電率ＤＲｒｅｆについて説明する。図５および図６は、外気温度および相対湿度から基準通電率を求める算出式を示すグラフである。基準通電率ＤＲｒｅｆは、例えば、図５に示すように、外気温度Ｔｏをパラメータとする算出式ＰＦ１〜ＰＦ３が設定されている。図５に示す例では、外気温度Ｔｏ≦２０℃以下、２０℃＜外気温度Ｔｏ≦３０℃、３０＜外気温度Ｔｏ≦４０℃の３つの温度帯の場合を示す。基準通電率ＤＲｒｅｆは、各算出式ＰＦ１〜ＰＦ３にしたがって、相対湿度Ｍｒｈが上昇すると線形的に上昇する。

また、図６は、基準通電率ＤＲｒｅｆについて、別の算出式を示すグラフである。図６に示すように、基準通電率ＤＲｒｅｆは、外気温度Ｔｏをパラメータとする算出式ＬＦ１〜ＬＦ３が設定されている。図６についても、図５と同様に、温度帯が３つの場合を示す。基準通電率ＤＲｒｅｆは、各算出式ＬＦ１〜ＬＦ３にしたがって、相対湿度Ｍｒｈが上昇すると対数的に上昇する。

図５に示す算出式ＰＦ１〜ＰＦ３および図６に示すＬＦ１〜ＬＦ３は例であり、基準通電率ＤＲｒｅｆの算出式は、仕切板９の素材の熱伝導率および仕切板９の厚さ等の構造、ヒータ１８の定格ワット数および庫内設定温度などによって決まる。検出される外気温度Ｔｏがどの温度帯に属するかによって決定される算出式に、外気温度Ｔｏおよび外気湿度Ｍｏから算出された相対湿度Ｍｒｈが代入されることで、基準通電率ＤＲｒｅｆが算出される。どの条件でどの算出式が最適であるかが予め開発試験などで決められており、算出式決定手順はメモリ６１が記憶するプログラムに登録されている。

例えば、図５に示す算出式ＰＦ１〜ＰＦ３は、基準通電率ＤＲｒｅｆ＝Ａ×Ｍｒｈ＋Ｂで表される。この式において、ＡおよびＢの係数は外気温度Ｔｏの温度帯毎に設定される。また、図６に示す算出式ＬＦ１〜ＬＦ３は、自然対数をｌｎの記号で表すと、基準通電率ＤＲｒｅｆ＝Ｃ×ｌｎＭｒｈ＋Ｄで表される。ＣおよびＤの係数は外気温度Ｔｏの温度帯毎に設定される。これらの係数は、予め開発試験などで決定され、メモリ６１が記憶するプログラムに登録されている。

なお、本実施の形態１では、図５および図６に示すように、算出式を決めるための温度帯が３つの場合で説明したが、温度帯は３つに限らない。また、本実施の形態１では、温度帯の幅が１０℃以上の場合で説明したが、温度帯の幅は１０℃に限らず、１０℃よりも小さい５℃等の値にして、温度帯の幅を細分化してもよい。

本実施の形態１では、ヒータ制御手段６６は、上記のようにして基準通電率ＤＲｒｅｒを算出した後、ヒータ１８に出力する補正通電率ＤＲａとして、式（１）に示すように、基準通電率ＤＲｒｅｆに通電係数ｋｔを乗算して算出する。

式（１）における通電係数ｋｔを説明する前に、仕切板９を通過する、庫外から庫内への入熱について説明する。図７は、図１に示した冷蔵室内への外気からの熱移動を示すモデル図である。図７において、αｏは庫外側熱伝達率［Ｗ／（ｍ^２・Ｋ）］であり、αｉは庫内側熱伝達率［Ｗ／（ｍ^２・Ｋ）］である。λは仕切板９の熱伝導率［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］であり、ｄは仕切板９の厚さ［ｍ］である。ここでは、入熱モデルを簡便に考え、仕切板９を通過する単位面積当たりの熱移動量（熱流束）ｑ［Ｗ／ｍ^２］は、図７が示す熱移動から、式（２）によって算出される。式（２）においては、外気温度Ｔｏおよび冷蔵室温度Ｔｉの単位をケルビン［Ｋ］としている。

式（２）の右辺のうち、（Ｔｏ−Ｔｉ）項の前項は熱通過係数と称されるものである。仕切板９の熱伝導率は、本来、図３に示した板金部材１７の熱伝導率、断熱材１９の熱伝導率および庫内側樹脂部材２０の熱伝導率から算出される。ここでは、簡略的に仕切板９を１つの部材として扱い、仕切板９の熱伝導率をλとしている。

また、入熱モデルを厳密に３次元的に考える場合、仕切板９の側面の外側から冷蔵室１に回り込むヒートブリッジの影響も考慮しなければならない。本実施の形態１では、仕切板９の側面が樹脂で覆われているため、仕切板９の側面の外側のヒートブリッジの影響による熱移動量は熱移動量ｑに対して小さいと考えられる。そのため、ここでは、入熱モデルを簡便に２次元的な熱移動として考える。また、熱伝導率λは、板金部材１７、断熱材１９および庫内側樹脂部材２０等の各部材の素材によって決まる物性値とみなせる。そのため、熱伝導率λは、冷凍冷蔵庫１００の運転の影響、例えば、凝縮パイプによる熱影響およびヒータ１８の通電時の熱影響などで変化はしない。

庫外側の熱伝達率αｏについては、仕切板９表面の空気流速に依存されると推察されるが、冷凍冷蔵庫１００が設置される環境での風速は小さいと想定される。また、仕切板９の表面の一部は外気に露出しているが、仕切板９は、左扉７と右扉８との間の狭い隙間の奥に配置されているため、冷凍冷蔵庫１００の周囲の風速の影響も受けにくい。一方、ヒータ１８の発熱に起因して仕切板９の表面付近の空気が暖められると、仕切板９の表面付近の空気と外気とに温度差が生じ、温度差で生じる自然対流による空気流れが想定される。しかし、ヒータ１８が通電されることで生じる空気流れを考慮しても、熱伝達率αｏは３〜４［Ｗ／（ｍ^２・Ｋ）］程度と小さく、冷凍冷蔵庫１００が運転中であっても熱伝達率αｏの変化は小さいので、熱伝導率αｏは固定値と考えることができる。

また、庫内側の熱伝達率αｉについては、冷蔵室１における風速がファン５５の回転数により変化すると考えられる。しかし、通常、冷蔵室１の吹出口の風速は、冷気の吹出し風路および吹出し口形状にも依存するが、最大でも３［ｍ／ｓ］程度である。また、両開き扉が閉状態では、冷蔵室１内において、仕切板９の側面に立ち壁１５および１６が配置されている。そのため、立ち壁１５および１６が吹出し口からの冷気の障害物になって、仕切板９への風当たりが弱くなると想定される。さらに、食品などが冷蔵室１の棚に置かれている場合、食品が吹出し口からの冷気の障害物になって、仕切板９への風当たりがさらに弱くなると想定される。そのため、庫内側の仕切板９への風速は０［ｍ／ｓ］に近似した値となる。

これらの想定事項から、仕切板９における入熱モデルは、式（２）に近似したものになる。

次に、本実施の形態１の冷凍冷蔵庫１００における冷蔵室の風速分布の解析結果を説明する。解析に用いた冷蔵室１の内容積は２７１リットルである。また、ファン５５の直径はφ１２０ｍｍであり、ファン５５の回転数は２０００ｒｐｍである。図８は、図１に示した冷蔵室内部の全体の冷気の流速分布を示す図である。図９は、図８に示した冷蔵室内部のうち、最上段棚における冷気の流速分布を示す拡大図である。

図８および図９において、図の左側（Ｙ軸矢印と反対方向）が冷凍冷蔵庫１００の正面側であり、図の右側（Ｙ軸矢印方向）が冷凍冷蔵庫１００の背面側である。図８および図９において、図の左端は、図３に示した仕切板９の背面（Ｙ軸矢印方向の側面）に位置している。図８および図９は、冷蔵室１の内部における流速分布の解析結果として、流速の大きさを風速等高線で描画したものである。

図８および図９では、冷凍冷蔵庫１００の庫内において、棚１３および扉ポケット１２を破線で示し、風速等高線３５〜３８を実線で示している。図８および図９に示す風速等高線３５の風速は０．１［ｍ／ｓ］である。図９において、風速等高線３６の風速は０．２［ｍ／ｓ］であり、風速等高線３７の風速は０．３［ｍ／ｓ］であり、風速等高線３８の風速は０．４［ｍ／ｓ］である。図９に示す風速等高線３８の内部には、風速が０．４［ｍ／ｓ］より大きい箇所があるが、図９では、風速０．４［ｍ／ｓ］より大きい風速等高線を示すことを省略している。

図８に破線で示すように、冷蔵室１の背面側には、冷気が流通する吹出し風路３９と、冷蔵室１の複数の棚１３に配置された複数の吹出し口３０〜３４と、冷蔵室１を流通した冷気が蒸発器５４に戻る戻り口４０とが設けられている。冷却器として機能する蒸発器５４により冷却された冷気は、ファン５５により蒸発器５４から吹出し風路３９を経由し、吹出し口３０〜３４から冷蔵室１内に流入する。吹出し口３０〜３４の風速の数値解析結果を、表１に示す。表１では、ファン５５の回転数は２０００ｒｐｍである。

表１を参照すると、吹出し口３０〜３４のうち、吹出し口３０の風速が最も大きい。その理由を説明する。冷蔵室１の最上段の棚１３は冷凍冷蔵庫１００の最上面からの熱漏洩により、他の棚１３に比べて温度が上昇しやすい傾向がある。複数の棚１３で区切られる各貯蔵室の温度分布を均等にするために、最上段の棚１３での風量が多くなるように吹出し口３０の断面積が他の吹出し口３１〜３４の断面積よりも大きい。また、吹出し口３０は、吹出し風路３９の末端近くに位置しているため、吹出し風路３９の末端で折り返された冷気も加わるため、風速が大きくなる傾向がある。

解析結果から、図８および図９の左端に示す仕切板９の背面付近の風速は、冷蔵室１内のどの高さでも、０［ｍ／ｓ］に近似した値であることがわかる。そのため、式（２）において、庫内側の熱伝導率αｉも、庫外側の熱伝導率αｏと同様に、３〜４［Ｗ／（ｍ^２・Ｋ）］程度と小さいと考えられる。また、庫内側の熱伝導率αｉは、冷凍冷蔵庫１００の運転状態、例えば、ファン５５の回転数が変化しても、ほとんど変化しないものと考えられる。

上述したことから、外気温度Ｔｏおよび外気湿度Ｍｏを含む周囲環境が安定し、ヒータ１８の通電率が変化しなければ、式（２）における熱通過係数は、冷凍冷蔵庫１００の運転中において、固定値、または、ほとんど変化しない値とみなされる。その結果、仕切板９を通過する熱流束ｑは、庫外の外気温度Ｔｏと庫内の冷蔵室温度Ｔｉとの温度差ΔＴに比例する。

仕切板９の表面に露が付かないようにするには、表面温度を露点以上にすればよい。仕切板９を通過する熱流束ｑが外気温度Ｔｏと冷蔵室温度Ｔｉとの温度差ΔＴに比例するので、温度差ΔＴに比例してヒータ１８への通電を制御すれば、仕切板９の表面温度が結露しない温度に保たれることが原理的にわかる。つまり、式（１）における通電係数ｋｔは、外気温度Ｔｏと冷蔵室温度Ｔｉとの温度差ΔＴに比例する値に設定すればよい。本実施の形態１では、ヒータ制御手段６６は、式（３）にしたがって通電係数ｋｔを算出する。

式（３）において、分子が外気温度Ｔｏと冷蔵室温度Ｔｉとの温度差ΔＴであり、分母は外気温度Ｔｏと冷蔵室目標温度Ｔｓとの温度差になっている。冷蔵室目標温度Ｔｓは、例えば、３℃として設定される固定値である。ヒータ制御手段６６は、式（３）にしたがって、通電係数ｋｔを設定する。

冷蔵室温度Ｔｉが高い場合、例えば、冷凍冷蔵庫１００の設置後、電源投入開始の直後では、冷蔵室温度Ｔｉが外気温度Ｔｏと同じなっている。例えば、外気温度Ｔｏが３０℃と検出され、冷蔵室温度Ｔｉも３０℃と検出された場合、仕切板９を通過する熱流束ｑも０となるので、ヒータ１８による仕切板９の加熱は不要となる。この場合、式（３）において外気温度Ｔｏと冷蔵室温度Ｔｉとの温度差ΔＴが０となり、ヒータ制御手段６６は、通電係数ｋｔを０と算出する。その結果、ヒータ制御手段６６は、式（１）から、補正通電率ＤＲａを０％と算出する。

冷凍冷蔵庫１００への電源投入後、冷凍冷蔵庫１００が運転することで、冷蔵室温度Ｔｉが次第に低下する。冷蔵室温度Ｔｉが冷蔵室目標温度Ｔｓに到達すると、式（３）の右辺における分子の値と分母の値が同じになり、ヒータ制御手段６６は、通電係数ｋｔを１と算出する。その結果、式（１）において、補正通電率ＤＲａは基準通電率ＤＲｒｅｆと同じになり、ヒータ制御手段６６は、補正通電率ＤＲａとして、基準通電率ＤＲｒｅｆを算出する。

その後、冷蔵室温度Ｔｉが冷蔵室目標温度Ｔｓよりも低くなる場合がある。この場合、通電係数ｋｔが１よりも大きくなり、補正通電率ＤＲａが基準通電率ＤＲｒｅｆよりも大きくなる。そのため、補正通電率ＤＲａの上限値として基準通電率ＤＲｒｅｆが設定されている。これにより、ヒータ１８に必要以上の通電を行うことを防ぐことができる。

式（３）に示すように、通電係数ｋｔは、外気温度Ｔｏと冷蔵室温度Ｔｉとの温度差ΔＴの関数となっている。そのため、ヒータ制御手段６６が温度差ΔＴを一定の周期で算出して更新することで、周囲環境が安定し、かつ電源投入から冷蔵室温度Ｔｉが直線的に下がっていくような場合、リニアに補正通電率ＤＲａが変化する。そのため、冷蔵室温度Ｔｉの変化に対して、ヒータ１８の通電率を最適に制御することができる。

また、周囲環境が安定しない状況でも、式（３）に示すように、周囲環境に合わせて通電係数ｋｔも変化するため、通電係数ｋｔの変化に対応して補正通電率ＤＲａも変化する。そのため、周囲環境の変化に対して、ヒータ１８の通電率を最適に制御することができる。

次に、ヒータ制御手段６６が実行するヒータ通電制御の手順を説明する。図１０は、図４に示したヒータ制御手段が実行するヒータ通電制御の手順の一例を示すフローチャートである。

ヒータ制御手段６６は、外気温度センサ７３から外気温度Ｔｏを取得すると（ステップＳ１）、外気温度Ｔｏを基に、基準通電率ＤＲｒｅｆを算出する算出式を決定する（ステップＳ２）。図１０では、算出式の選択肢として、図５に示した算出式ＰＦ１〜ＰＦ３の場合を示しているが、算出式の選択肢は、図５に示した算出式ＰＦ１〜ＰＦ３に限らず、図６に示した算出式ＬＦ１〜ＬＦ３であってもよい。ヒータ制御手段６６は、ステップＳ３において、算出式を決定すると、外気湿度センサ７４から外気湿度Ｍｏを取得する（ステップＳ４）。そして、ヒータ制御手段６６は、ステップＳ３で決定した算出式と、外気温度Ｔｏおよび外気湿度Ｍｏから算出した相対湿度Ｍｒｈとを用いて、基準通電率ＤＲｒｅｆを算出する（ステップＳ５）。

続いて、ヒータ制御手段６６は、冷蔵室温度センサ７２から冷蔵室温度Ｔｉを取得すると（ステップＳ６）、式（３）と、外気温度Ｔｏ、冷蔵室温度Ｔｉおよび冷蔵室目標温度Ｔｓとを用いて通電係数ｋｔを算出する（ステップＳ７）。ヒータ制御手段６６は、式（１）にしたがって、基準通電率ＤＲｒｅｆに通電係数ｋｔを乗算して補正通電率ＤＲａを算出する（ステップＳ８）。ヒータ制御手段６６は、算出した補正通電率ＤＲａにしたがってヒータ１８に通電する（ステップＳ９）。

なお、図１０では、ステップＳ６で冷蔵室温度Ｔｉを取得し、ステップＳ７で通電係数ｋｔを算出する場合を示しているが、冷蔵室温度Ｔｉの取得タイミングおよび通電係数ｋｔの算出タイミングは、図１０に示す場合に限らない。冷蔵室温度Ｔｉの取得タイミングおよび通電係数ｋｔの算出タイミングは、外気温度Ｔｏの取得から補正通電率ＤＲａの算出までの間であれば、いずれのタイミングでもよい。また、図１０の手順に示す制御周期は、長すぎると、周囲環境の変化とずれが生じてしまう場合があるため、例えば、１分以内の周期であることが望ましい。

本実施の形態１では、ヒータ制御手段６６は、図１０に示した手順にしたがって、基準通電率ＤＲｒｅｒを算出した後、ヒータ１８に出力する通電率として、基準通電率ＤＲｒｅｆに通電係数ｋｔを乗算して算出する。冷蔵室温度Ｔｉの低下に合わせて通電係数ｋｔが上昇するため、ヒータ１８への通電率が必要以上に大きくなることが抑制される。その結果、冷凍冷蔵庫１００の消費電力量を低減できる。

次に、本実施の形態１のヒータ通電制御と比較例のヒータ通電制御とを比較する試験の結果について説明する。

本試験の条件について説明する。外気温度は３０℃で一定とし、相対湿度は７５％ＲＨで一定とした。試験には、全体の定格内容積が５１７リットル、冷蔵室１の定格内容積が２７７リットルの冷凍冷蔵庫を使用した。ヒータ１８として電力が１１．１Ｗのヒータを使用した。庫内には食品は置かず、各貯蔵室の扉の開閉も行わない。また、真鍮製の温度マスを冷蔵室１の棚１３に設置し、冷凍室４にも温度マスを設置した。

本試験では、２つのヒータ通電制御において、冷蔵室温度Ｔｉの過渡的状態を比較するため、温度マスおよび仕切板９の表面温度が外気温度と同じ３０℃の状態で冷凍冷蔵庫に電源を投入し、電源投入時に温度測定を開始した。また、本試験では、基準通電率として、外気温度３０℃および相対湿度７５％ＲＨから算出される５４％を用いた。比較例では、冷凍冷蔵庫の電源投入開始から一定値の基準通電率がヒータに通電される。

図１１は、本発明の実施の形態１に係るヒータ通電制御において、外気温度が３０℃であり、相対湿度が７５％ＲＨである場合に電源投入開始からの温度変化を示すグラフである。図１２は、比較例のヒータ通電制御において、外気温度が３０℃であり、相対湿度が７５％ＲＨである場合に電源投入開始からの温度変化を示すグラフである。図１１および図１２では、消費電力について目盛りを付すことを省略している。

図１１において、波形２０１は、冷凍冷蔵庫の消費電力の時間変化を示す。波形２０１の期間ＴＰ１では、電源投入開始から初期段階であるため、冷凍サイクル制御手段６５が庫内を早く冷やすために、圧縮機５１およびファン５５の回転数を大きくしている。期間ＴＰ１では、冷凍冷蔵庫は、電源が投入されてから圧縮機５１およびファン５５を稼働して冷却運転を行うため、冷蔵室温度２０３、冷蔵室マスの温度２０４、および冷凍室マスの温度２０５の各温度は時間経過に伴って低下していく。庫内の温度が目標温度まで低下すると、圧縮機５１およびファン５５が一旦、運転を停止する。期間ＴＰ２で、圧縮機５１およびファン５５が運転を再開し、各温度の波形が乱れる。その後、期間ＴＰ３〜ＴＰ５にかけて、圧縮機５１およびファン５５が低い回転数で安定動作し、冷蔵室温度２０３、冷蔵室マスの温度２０４、および冷凍室マスの温度２０５の各温度は安定する。

このように、冷蔵室温度２０３、冷蔵室マスの温度２０４、および冷凍室マスの温度２０５の各温度は、期間ＴＰ１では、冷凍冷蔵庫への電源投入開始から過渡的に変化し、期間ＴＰ３〜ＴＰ５では、安定する。図１２の比較例を参照すると、冷凍冷蔵庫の消費電力の時間変化を示す波形３０１は波形２０１と同様な変化を示す。また、図１２に示す、冷蔵室温度３０３、冷蔵室マスの温度３０４、および冷凍室マスの温度３０５の温度変化は、図１１に示した冷蔵室温度２０３、温度２０４および温度２０５の温度変化と同様な傾向がある。

図１１に示すグラフを参照し、冷蔵室温度２０３と冷蔵室マスの温度２０４とを比較すると、期間ＴＰ１において、冷蔵室温度２０３の方が温度２０４よりも少し高めに推移している。これは、冷蔵室１の奧側（図８に示したＹ軸矢印方向）から吹き出される冷気が直接当たらない位置に冷蔵室温度センサ７２が設置されているのに対し、冷蔵室マスは冷気が直接当たるからである。これらの温度差が小さいことから、冷蔵室温度センサ７２は、冷蔵室１の貯蔵室の温度をより的確に検知できていることがわかる。

図１１および図１２を参照して、庫内の温度が過渡的に変化する期間ＴＰ１において、仕切板９の表面温度を比較してみる。図１１では、仕切板９の表面温度２０２が３５℃付近で一定である。これに対し、図１２の比較例では、仕切板の表面温度３０２が４７．８℃まで上昇している。これは、比較例では、期間ＴＰ１のように冷蔵室が十分に冷えていない状態でも、通電率として一定値の基準通電率でヒータを通電しているからである。図１１および図１２に示す破線は温度が３５℃であることを示す。

本実施の形態１のヒータ通電制御では、ヒータ１８への通電率として、外気温度Ｔｏと冷蔵室温度Ｔｉとの温度差ΔＴを反映した通電係数Ｋｔを基準通電率ＤＲｒｅｆに乗算した補正通電率ＤＲａを用いている。そのため、冷凍冷蔵庫１００の電源投入開始から少しずつ通電率が大きくなり、上述したように、ヒータ１８は、温度差ΔＴに比例する通電率で通電される。その結果、図１１に示すように、仕切板９の表面温度２０２と破線とを比較すると、表面温度２０２は、期間ＴＰ１の初期段階から期間ＴＰ３〜ＴＰ５の安定時と変わらない温度で推移している。また、外気温度が３０℃であり、相対湿度が７５％ＲＨであるときの露点温度は約２５℃であるため、本実施の形態１のヒータ通電制御でも、仕切板９の表面に露が付くことはなかった。

ここで、本実施の形態１のヒータ通電制御について、図１１に示した冷蔵室温度２０３の変化に対する、通電係数ｋｔ、基準通電率ＤＲｒｅｆおよび補正通電率ＤＲａの変化について説明する。図１３は、本発明の実施の形態１に係るヒータ通電制御において、冷蔵室温度、通電係数、基準通電率および補正通電率の時間変化を示す図である。図１３では、消費電力および通電率について目盛りを付すことを省略している。

図１３に示すように、冷凍冷蔵庫１００への電源投入から冷蔵室温度２０３が低下するにつれて、外気温度Ｔｏと冷蔵室温度２０３との温度差ΔＴが０から大きくなっていくため、通電係数ｋｔは電源投入時から右肩上がりに大きくなっていく。一方、基準通電率ＤＲｒｅｆは、外気温度Ｔｏおよび外気湿度Ｍｏで決まるので、期間ＴＰ１〜ＴＰ５の間、一定の数値で安定している。

補正通電率ＤＲａは、基準通電率ＤＲｒｅｆに通電係数ｋｔを乗算したものなので、期間ＴＰ１では、直線的に右肩上がりに上昇する。期間ＴＰ１が終わるころに、冷蔵室温度２０３が冷蔵室目標温度Ｔｓに到達するため、基準通電率ＤＲｒｅｆと補正通電率ＤＲａとが同じ値になり、ヒータへ１８への通電率が基準通電率ＤＲｒｅｆで継続される。

次に、冷凍冷蔵庫の消費電力について、本実施の形態１のヒータ通電制御と比較例のヒータ通電制御との試験結果を説明する。表２は、図１１および図１２に示す期間ＴＰ１における、冷凍冷蔵庫の消費電力および消費電力量を示す表である。

表２の消費電力量に注目すると、本実施の形態１が、比較例に比べて、約２％改善していることがわかる。これは、図１３において、期間ＴＰ１の補正通電率ＤＲａの波形を見てわかるように、ヒータ１８への通電率低減によるものである。

また、図１１および図１２を参照して、冷蔵室マスの温度２０４および３０４の冷却スピード、例えば、温度が３０℃から３℃に到達するまでの時間を比較すると、本実施の形態１は比較例に比べて、約３分の改善が見られた。

次に、外気温度が３０℃であり、相対湿度が５５％ＲＨの場合について、本実施の形態１のヒータ通電制御と比較例のヒータ通電制御とを比較した試験結果を説明する。他の試験条件は図１１および図１２で説明した条件と同じであるため、その詳細な説明を省略する。本試験では、外気温度３０℃および相対湿度５５％ＲＨから基準通電率は２２％と算出された。

図１４は、本発明の実施の形態１に係るヒータ通電制御において、外気温度が３０℃であり、相対湿度が５５％ＲＨの場合に電源投入開始からの温度変化を示すグラフである。図１５は、比較例のヒータ通電制御において、外気温度３０℃、外気湿度５５％ＲＨの場合の電源投入時の各温度波形を示す図である。

図１４は、本実施の形態１の冷凍冷蔵庫の消費電力の波形２１１、仕切板９の表面温度２１２、冷蔵室温度２１３、冷蔵室マスの温度２１４および冷凍室マスの温度２１５の時間変化を示す。図１５は、比較例の冷凍冷蔵庫の消費電力の波形３１１、仕切板の表面温度３１２、冷蔵室温度３１３、冷蔵室マスの温度３１４および冷凍室マスの温度３１５の時間変化を示す。図１４および図１５に示す破線は約２４℃の温度を示す線である。

図１４および図１５において、期間ＴＰ１に注目する。図１４に示すように、比較例のヒータ通電制御では、仕切板の表面温度３１２が３６．３℃まで上昇した後、低下している。その後の期間ＴＰ２においても、仕切板の表面温度３１２は少し上下している。これに対して、本実施の形態１のヒータ通電制御では、仕切板９の表面温度２１２は、電源投入後に一時的に３０℃を超えるが、少しずつ低下し、期間ＴＰ２には、期間ＴＰ３以降の安定時と同等の温度になる。また、本試験の条件での露点は約２０℃であるが、本実施の形態１のヒータ通電制御において、仕切板９の表面に露が付くことは認められなかった。本試験においても、本実施の形態１のヒータ通電制御の消費電力量について、図１１および図１２を参照して説明した試験結果と同程度の低減効果が確認できた。

なお、本実施の形態１では、図１および図３を参照して仕切板９の構造を説明したが、仕切板９の構造は本実施の形態１で説明した構造に限定されない。ヒータ１８が仕切板９の内部に設けられていなくてもよい。例えば、両開き扉が閉状態で、左扉７および右扉８が対向する面のうち、少なくとも一方の面にヒータ１８が設けられていてもよい。また、左扉ガスケット２２および右扉ガスケット２３のうち、少なくとも一方にヒータ１８が設けられていてもよい。これらの場合でも、本実施の形態１のヒータ通電制御を適用することができ、本実施の形態１と同様な効果が得られる。

冷凍冷蔵庫に対する電源投入のタイミングとして、（ａ）買い替えなどによる据付初期での電源投入、（ｂ）停電から電源供給再開時の電源再投入、（ｃ）ユーザの都合による電源再投入の３通りが想定される。ユーザの都合とは、例えば、冷凍冷蔵庫の移動、および故障した場合の修理対応などである。これらの想定状況のうち、いずれの想定状況においても、本実施の形態１のヒータ通電制御が有効であることを説明する。

想定状況（ａ）の場合、電源投入前から冷蔵室温度が室温に近い高い温度になっているため、補正通電率ＤＲａが基準通電率ＤＲｒｅｆよりも小さい値になる。想定状況（ｂ）の場合において、停電時間が短いと冷蔵室温度の上昇は大きくないので、補正通電率ＤＲａは基準通電率ＤＲｒｅｆと同等になる。一方、想定状況（ｂ）の場合において、停電時間が長いと冷蔵室温度の上昇が大きくなるため、補正通電率ＤＲａは、基準通電率ＤＲｒｅｆよりも小さい値になるが、冷蔵室温度の低下に伴って基準通電率ＤＲｒｅｆに近づく。想定状況（ｃ）の場合、ヒータ１８への通電再開時において、想定状況（ｂ）の場合の停電時間と同様に、電源が供給されない時間が長いほど冷蔵室温度の温度が室温に近くなる。そのため、想定状況（ｃ）の場合の補正通電率ＤＲａは、電源が供給されない時間の長さにしたがって、想定状況（ｂ）の場合と同様に制御される。これらの想定状況に応じて通電率が制御されることで、消費電力量の低減を図ることができる。

また、図１３を参照して、電源投入から冷蔵室温度が冷蔵室目標温度に到達するまでの期間ＴＰ１に、式（３）で算出される通電係数ｋｔを用いる場合を説明したが、電源投入開始から所定時間、式（３）を適用してもよい。この場合、所定時間経過後は、通電係数ｋｔを一定値の１に設定する。例えば、ユーザが冷凍冷蔵庫を買い替えた際、室温近くまで温度が高くなった食品を新しい冷凍冷蔵庫に入れるとき、温度の高くなった食品を冷蔵室温度センサ７２の近くに置く場合がある。また、ユーザは、加熱調理した物が入った鍋を、高温のまま冷蔵室１に入れる場合がある。このような場合、冷蔵室温度センサ７２が検知する温度が、冷蔵室１の平均的な温度に比べて、下がりにくくなることが考えられる。

そこで、冷却対象物が冷蔵室に収納される時間を含み、冷蔵室の温度が高い状態から冷蔵目標温度に到達するまでの数時間を、所定時間としてメモリ６１が記憶する。所定時間はメモリ６１に予め登録されていてもよく、メモリ６１が記憶する所定時間が更新されるようにしてもよい。ヒータ制御手段６６は、冷蔵室の温度が高い状態から所定時間経過するまでは式（３）で算出される通電係数ｋｔを用い、所定時間経過後、通電係数ｋｔを一定値の１に設定する。なお、冷蔵室の温度が高い状態であるか否かを判定する基準温度をメモリ６１が記憶しているものとする。

次に、冷凍冷蔵庫を買い替える場合、および高温の冷却対象物が冷蔵室に収納される場合に限らず、冷蔵室１の扉の開放時間が長い場合にも、本実施の形態１のヒータ通電制御が有効であることを説明する。

冷蔵室の左扉および右扉のうち、どちらの扉が開放されるかによって、仕切板の表面温度の変化に差があるが、冷蔵室の扉を長い時間、開放した場合、従来のヒータ通電制御は一定の基準通電率でヒータに通電するため、仕切板の表面温度は上昇する傾向がある。これに対して、本実施の形態１では、食品の出し入れなどで冷蔵室１の左扉７または右扉８が長時間、開放され、冷蔵室温度センサ７２が安定時の冷蔵室温度よりも高い温度を検出すると、通電係数ｋｔが安定時よりも小さい値になる。そのため、式（１）に示す補正通電率ＤＲａが基準通電率ＤＲｒｅｆよりも小さい値になる。その結果、冷凍冷蔵庫の消費電力量が低減し、省エネルギー化を図ることができる。

例えば、図３を参照して説明したように、左扉７に仕切板９が取り付けられた構成において、左扉７が閉じて右扉８が開放されている場合を考える。冷蔵室１の扉が長時間、開放されると、冷蔵室１に冷気を供給しても無駄になるので、冷凍サイクル制御手段６５はファン５５の回転を停止することがある。また、庫内の冷気と外気との温度差による自然対流で庫内の温度が上昇する。その結果、仕切板９の背面の表面温度が上昇する。従来、上述したように、ヒータへの通電率は基準通電率のままで変化しないため、仕切板の表面温度はさらに上昇する。これに対して、本実施の形態１のヒータ通電制御では、冷蔵室温度の上昇に合わせて通電係数ｋｔが小さくなるので、補正通電率ＤＲａが低下する。その結果、冷凍冷蔵庫の消費電力量が、従来に比べて改善する。

一方、右扉８が閉じて左扉７が開放されている場合、図３を参照して説明したように、仕切板９が回転して立ち壁１５に沿う状態になるが、仕切板９の大部分が外気に露出する。そのため、右扉８が開放される場合に比べて、左扉７が開放される場合の方が、仕切板９の表面温度が上昇すると考えられる。この場合、冷蔵室１内の冷気と外気との入れ替えが発生するので、冷蔵室温度も上昇し、本実施の形態１のヒータ通電制御では、冷蔵室温度の上昇に合わせて補正通電率ＤＲａが低下する。その結果、右扉８が開放される場合と同様に、冷凍冷蔵庫の消費電力量が従来に比べて改善する。左扉７および右扉８の両方の扉が開放された場合にも、冷蔵室温度が上昇し、補正通電率ＤＲａが低下するため、冷凍冷蔵庫の消費電力量が従来に比べて改善する。

ただし、冷蔵室の扉の開放時間が数分程度である場合、ヒータ制御手段６６が冷蔵室温度の変化に伴って通電係数ｋｔを変化させても、消費電力量について、電源投入時ほどの大きな低減効果が得られないと考えられる。そこで、冷凍冷蔵庫本体への電源投入から冷蔵室温度が冷蔵室目標温度に到達すると、その後は、冷蔵室温度が大きく変動せず安定するので、通電係数ｋｔを一定値である１に設定してもよい。このことを、図１３を参照して説明すると、ヒータ制御手段６６は、式（１）について、期間ＴＰ１では式（３）を用いて通電係数ｋｔを算出し、期間ＴＰ１の経過後では通電係数ｋｔを１に設定してもよい。期間ＴＰ１の経過後では、ヒータ制御手段６６は基準通電率ＤＲｒｅｆでヒータ１８に通電することになる。

また、冷蔵室１の扉の開放時間に閾値を設定して、本実施の形態１のヒータ通電制御を行ってもよい。冷蔵室１の扉の開放時間が、例えば、冷蔵室温度Ｔｉが１０℃程度上昇する時間を、閾値として設定する。閾値は、例えば、１０分である。冷凍冷蔵庫１００に冷蔵室１の扉の開閉状態を検知するセンサが設けられ、ヒータ制御手段６６がタイマー機能を備えている。ヒータ制御手段６６は、扉の開放時間が閾値以上である場合、式（３）で算出される通電係数ｋｔを使用し、扉の開放時間が閾値未満である場合、通電係数ｋｔを一定値の１に設定する。扉の開放時間が閾値未満では、ヒータ制御手段６６は基準通電率ＤＲｒｅｆでヒータ１８に通電することになる。

ただし、扉の開放時の冷蔵室温度Ｔｉの時間変化は外気温度Ｔｏにも依存するため、閾値はどの外気温度Ｔｏにも対応しているわけではない。そのため、扉の開放時間が閾値を超えた場合、外気温度Ｔｏの温度の振り幅を考慮して、式（３）で算出される通電係数ｋｔを強制的に使用する強制時間を設定してもよい。ヒータ制御手段６６は、扉の開放時間が閾値以上である場合、扉が閉じてから強制時間が経過するまで式（３）で算出される通電係数ｋｔを使用し、強制時間が経過した後、通電係数ｋｔを一定値の１に設定する。強制時間経過後、ヒータ制御手段６６は基準通電率ＤＲｒｅｆでヒータ１８に通電することになる。

また、扉の開放時間に閾値を設定する場合に限らず、冷蔵室温度Ｔｉに閾値を設定して、ヒータ通電制御を行ってもよい。閾値は、例えば、１０℃である。この場合、ヒータ制御手段６６は、冷蔵室温度Ｔｉが閾値以上に上昇すると、式（３）で算出される通電係数ｋｔを使用し、冷蔵室温度Ｔｉが閾値未満の値まで下がると、通電係数ｋｔを１に設定する。冷蔵室温度Ｔｉが閾値よりも低くなると、ヒータ制御手段６６は基準通電率ＤＲｒｅｆでヒータ１８に通電することになる。扉の開放時間が長くなっても、仕切板９の表面が結露するのを防ぐとともに、ヒータ１８の消費電力量を低減できる。その結果、冷凍冷蔵庫１００の省エネルギー化を図ることができる。

なお、冷蔵室目標温度Ｔｓは、ユーザが設定する温度に限らず、複数の温度設定値からユーザが１つの温度設定値を選択できるようにしてもよい。例えば、図に示さない温度操作パネルが冷凍冷蔵庫１００に設けられ、ユーザが温度操作パネルを操作して、冷蔵室目標温度Ｔｓとして、弱、中および強の３種類の温度設定値から１つの温度設定値を選択してもよい。

また、本実施の形態１のヒータ通電制御において、最低通電率ＤＲｍｉｎを設定してもよい。例えば、加熱処理した物が入った鍋など、高温の冷却対象物が冷蔵室温度センサ７２の近傍に置かれた場合、外気温度Ｔｏと冷蔵室温度Ｔｉとの温度差ΔＴが小さくなるため、式（１）および式（３）から算出される補正通電率ＤＲａが低下してしまう。この場合、仕切板９の表面温度が結露温度よりも低い温度まで下がってしまう場合がある。そこで、冷蔵室温度Ｔｉが急激に上昇する場合を想定し、最低通電率ＤＲｍｉｎを設定する。メモリ６１が最低通電率ＤＲｍｉｎを記憶する。最低通電率ＤＲｍｉｎは、例えば、基準通電率ＤＲｒｅｆの１０〜２０％程度の値に設定される。ヒータ制御手段６６は、式（１）および式（３）から算出される通電率ＤＲが最低通電率ＤＲｍｉｎより小さくなった場合、最低通電率ＤＲｍｉｎでヒータ１８を通電する。その結果、仕切板９の表面温度が結露温度よりも低い温度まで下がってしまうことを防げる。

本実施の形態１の冷凍冷蔵庫１００は、外気温度Ｔｏ、冷蔵室温度Ｔｉおよび冷蔵室目標温度Ｔｓから通電係数ｋｔを算出し、通電係数ｋｔを基準通電率ＤＲｒｅｆに乗算した補正通電率ＤＲａで、仕切板９のヒータ１８に通電する。

本実施の形態１によれば、外気温度Ｔｏ、冷蔵室温度Ｔｉおよび冷蔵室目標温度Ｔｓを反映した補正通電率ＤＲａがヒータ通電制御に用いられるため、仕切板９の表面温度が結露防止温度よりも必要以上に大きくなることが抑制される。そのため、仕切板９に露が付くことを防ぐとともに、ヒータ１８の無駄な電力消費が抑制され、冷凍冷蔵庫１００の消費電力量を低減できる。その結果、冷凍冷蔵庫１００の省エネルギー化を図ることができる。

本実施の形態１では、ヒータ制御手段６６は、式（１）における通電係数ｋｔの算出に式（３）を用いている。冷蔵室温度Ｔｉの低下に合わせて通電係数ｋｔが上昇するため、ヒータ１８への通電率が必要以上に大きくなることが抑制される。その結果、冷凍冷蔵庫１００の消費電力量を低減できる。

実施の形態２．
実施の形態２は、実施の形態１で説明した補正通電率ＤＲａの算出に補正係数を追加するものである。本実施の形態２では、実施の形態１で説明した冷凍冷蔵庫と異なる点を詳細に説明し、実施の形態１と同様な構成および動作についての詳細な説明を省略する。

本実施の形態２のヒータ制御手段６６は、式（４）から補正通電率ＤＲａを算出する。式（４）に示すように、本実施の形態２の補正通電率ＤＲａは、式（１）に示した算出式の右辺に補正係数ｋｖを乗算したものである。

図１に示したように、仕切板９は、冷蔵室１の左扉７および右扉８の上下方向（Ｚ軸矢印方向）の長さが長く、内部にヒータ１８が設けられていても、表面の温度が均等でない場合が考えられる。仕切板９の表面温度が均等にならない要因として、例えば、冷蔵室１の奥行きの長さが小さいことが考えられる。また、別の要因として、ファン５５とは別に、冷蔵室１の内部の空気を循環させるファンが冷蔵室１に取り付けられていることが考えられる。

冷蔵室１の奥行きの長さが小さい場合、仕切板９において、冷蔵室１の背面から供給される冷気が直接当たる中央付近の温度が下がり、上端部および下端部の温度は中央付近よりも温度が高くなる傾向がある。冷蔵室１の内部の空気を循環させるファンが冷蔵室１に取り付けられている場合、仕切板９において、ファンが送り出す冷気が直接に当たる部分の温度が他の部分の温度よりも低くなる傾向がある。

このような構成の場合、ヒータ制御手段６６は、１より大きい値を持つ補正係数ｋｖを、式（１）の基準通電率ＤＲｒｅｆに乗算することで、補正通電率ＤＲａを増大させる。仕切板９の表面温度における最低温度が露点温度以上になる補正係数ｋｖを、メモリ６１が記憶している。

なお、本実施の形態２では、冷凍冷蔵庫１００の構成に依存して補正係数ｋｖを設定する場合を説明したが、ヒータ制御手段６６は、外気温度Ｔｏに依存して補正係数ｋｖを選択してもよい。例えば、外気温度Ｔｏが複数の温度帯にグループ分けされ、複数の温度帯に対応して複数の補正係数ｋｖが設定された情報を、メモリ６１が記憶している。ヒータ制御手段６６は、複数の補正係数ｋｖから、外気温度Ｔｏに対応する補正係数ｋｖを選択し、式（４）から算出される補正通電率ＤＲａでヒータ１８を通電する。

本実施の形態２の冷凍冷蔵庫１００は、ヒータ１８への通電率として、１より大きい補正係数ｋｖと通電係数ｋｔとを基準通電率ＤＲｒｅｆに乗算した補正通電率ＤＲａでヒータ１８に通電するものである。本実施の形態２によれば、仕切板９の表面温度が均等でない場合、１より大きい値を持つ補正係数ｋｖが基準通電率ＤＲｒｅｆに乗算されることで、仕切板９の表面全体において、平均温度よりも低温の部分が結露温度よりも低くなることが抑制される。その結果、仕切板９の表面が結露することを防げる。

実施の形態３．
本実施の形態３は、冷蔵室目標温度Ｔｓとして、複数の設定温度からユーザが選択した設定温度にしたがって、ヒータ通電制御を行うものである。本実施の形態３では、実施の形態１で説明した冷凍冷蔵庫と異なる点を詳細に説明し、実施の形態１と同様な構成および動作についての詳細な説明を省略する。

図１６は、本発明の実施の形態３に係る冷凍冷蔵庫の制御部の一例を示す機能ブロック図である。本実施の形態３の冷凍冷蔵庫１００には、ユーザが冷蔵室目標温度Ｔｓを設定する際に用いられる温度操作パネル８０が設けられている。ユーザは、温度操作パネル８０を操作して、冷蔵室目標温度Ｔｓについて、複数の温度設定ランクから１つの温度設定ランクを選択することができる。ユーザが選択できる温度設定ランクとして、例えば、冷蔵室目標温度Ｔｓ＝０℃の強設定と、冷蔵室目標温度Ｔｓ＝３℃の中設定と、冷蔵室目標温度Ｔｓ＝６℃の弱設定とがある。

本実施の形態３では、ユーザが複数の温度設定ランクから１つの温度設定ランクを選択すると、冷凍サイクル制御手段６５は、冷蔵室目標温度に、ユーザが選択した温度設定ランクに対応する冷蔵室目標温度Ｔｓを設定して冷凍サイクルを制御する。また、ヒータ制御手段６６は、ユーザが選択した温度設定ランクにしたがって、式（５）から通電係数ｋｔを算出する。固定値は、例えば、強設定の冷蔵室目標温度Ｔｓと弱設定の冷蔵室目標温度Ｔｓとの温度差である。ここでは、固定値は６となる。

実施の形態１では、通電係数ｋｔの分母の項が「外気温度Ｔｏ−冷蔵室目標温度Ｔｓ」としていたのに対し、本実施の形態３では、ユーザが複数の温度設定ランクから１つの温度設定ランクを選択すると、式（５）にしたがって、通電係数ｋｔが決定される。また、本実施の形態３では、ヒータ制御手段６６は、冷蔵室温度Ｔｉが冷蔵室目標温度Ｔｓに到達しても、式（５）で算出される通電係数ｋｔを使用する。この場合、冷蔵室温度Ｔｉが冷蔵室目標温度Ｔｓに到達した後も、補正通電率ＤＲａが、式（１）および式（５）にしたがって、ユーザが選択した温度設定ランクが示す冷蔵室目標温度Ｔｓをパラメータとして設定される。例えば、選択された温度設定ランクが強設定である場合、冷蔵室目標温度Ｔｓは０℃である。

ヒータ制御手段６６は、式（３）で算出される通電係数ｋｔを用いてヒータ通電制御を行っているときに、ユーザが温度設定ランクを選択する操作を行った場合、式（１）における通電係数ｋｔを、式（５）で算出される通電係数ｋｔに変更してもよい。

図１７は、本発明の実施の形態３に係る冷凍冷蔵庫において、ヒータの通電率の時間推移を示す図である。図１７の横軸は時間ｔであり、縦軸は補正通電率ＤＲａである。図１７に示す時間ｔ０は、冷凍冷蔵庫１００に電源投入が開始された時間である。時間ｔ１は冷蔵室温度Ｔｉが冷蔵室目標温度Ｔｓに到達した時間である。

図１７に示すように、温度設定ランク毎に、時間ｔ０から時間経過に伴って、式（５）で示す通電係数ｋｔが変化する。時間ｔ０から時間ｔ１までの補正通電率ＤＲａの傾きは、時間ｔ０から温度設定ランクによって異なる。冷蔵室目標温度Ｔｓが低いほど、時間ｔ０から時間ｔ１までの傾きが大きい。これは、冷蔵室目標温度Ｔｓが低いほど、式（５）の分母が小さくなるためである。

冷蔵室温度Ｔｉが時間ｔ１で冷蔵室目標温度Ｔｓに到達する時間ｔ１以降では、通電係数ｋｔは一定値になり、補正通電率ＤＲａは一定になる。図１７を参照すると、いずれの温度設定ランクも、時間ｔ１以降の補正通電率ＤＲａは傾き＝０の直線で表されている。時間ｔ１以降において、温度設定ランク間で補正通電率ＤＲａを比較すると、強設定の補正通電率ＤＲａが最も大きく、弱設定の補正通電率ＤＲａが最も小さい。冷蔵室温度Ｔｉの温度が安定した後の補正通電率ＤＲａが温度設定ランク毎に異なっている。図１７は、冷蔵室温度Ｔｉが冷蔵室目標温度Ｔｓに一致して安定になると、いずれの温度設定ランクも通電率が一定になるが、温度設定ランク毎に通電率が異なることを示している。

ここで、冷蔵室温度Ｔｉが冷蔵室目標温度Ｔｓに到達した後、温度設定ランク毎に通電率が異なる理由を説明する。冷蔵室温度Ｔｉが冷蔵室目標温度Ｔｓに到達した後、中設定の場合、式（５）の分子と分母とが同じになる。つまり、中設定の場合、時間ｔ１以降、補正通電率ＤＲａは基準通電率ＤＲｒｅｆとなる。一方、強設定の場合、時間ｔ１以降、式（５）において、分母よりも分子が大きくなるため、補正通電率ＤＲａは基準通電率ＤＲｒｅｆよりも大きい値になる。さらに、弱設定の場合、時間ｔ１以降、式（５）において、分子よりも分母が大きくなるため、補正通電率ＤＲａは基準通電率ＤＲｒｅｆよりも小さい値になる。

なお、本実施の形態３では、実施の形態１をベースに説明したが、本実施の形態３に実施の形態２を適用してもよい。

本実施の形態３の冷凍冷蔵庫１００は、ヒータ１８の補正通電率ＤＲａに、式（５）で算出される通電係数ｋｔを使用するものである。本実施の形態３によれば、冷蔵室目標温度Ｔｓが低いほど、冷蔵室温度Ｔｉが安定するまでの通電率の傾きを大きくすることができ、冷蔵室温度Ｔｉが安定した後も通電率を大きい値で維持することができる。冷蔵室温度Ｔｉが急激に低下しても、ヒータ１８の通電率の傾きが大きいので、仕切板９の表面に結露が生じてしまうことを防げる。冷蔵室温度Ｔｉが低い温度に設定されていても、ヒータ１８の通電率が大きいので、ユーザが冷蔵室１の扉を開閉したときに、仕切板９の表面に結露が生じてしまうことを防げる。

１ 冷蔵室、２ 製氷室、３ 小型冷凍室、４ 冷凍室、５ 野菜室、７ 左扉、８ 右扉、９ 仕切板、１０ 左扉内板、１１ 右扉内板、１２ 扉ポケット、１３ 棚、１４ アルミ箔、１５、１６ 立ち壁、１７ 板金部材、１８ ヒータ、１９ 断熱材、２０ 庫内側樹脂部材、２２ 左扉ガスケット、２３ 右扉ガスケット、２４ 溝部、２５ 磁石、２８ 庫外側樹脂部材、２９ パッキン、３０〜３４ 吹出し口、３５〜３８ 風速等高線、３９ 吹出し風路、４０ 戻り口、５１ 圧縮機、５２ 凝縮器、５３ 減圧装置、５４ 蒸発器、５５ ファン、５６ ダンパ装置、５７ 冷媒回路、６０ 制御部、６１ メモリ、６２ ＣＰＵ、６５ 冷凍サイクル制御手段、６６ ヒータ制御手段、７１ 冷凍室温度センサ、７２ 冷蔵室温度センサ、７３ 外気温度センサ、７４ 外気湿度センサ、８０ 温度操作パネル、１００ 冷凍冷蔵庫、１００Ａ 箱体、２０１、２１１ 波形、３０１、３１１ 波形。

Claims (5)

1. 貯蔵室を有する箱体と、
   前記箱体の開口部を覆う両開き扉と、
   前記両開き扉が閉じた状態で前記貯蔵室への外気の浸入を防ぐ仕切板と、
   外気温度を検出する外気温度センサと、
   外気湿度を検出する外気湿度センサと、
   前記貯蔵室内の温度を冷蔵室温度として検出する冷蔵室温度センサと、
   前記仕切板の結露を防止するヒータと、
   前記外気温度および前記外気湿度から算出される基準通電率に基づいて前記ヒータへの通電を制御するヒータ制御手段と、を有し、
   前記ヒータ制御手段は、
   前記外気温度、前記冷蔵室温度および冷蔵室目標温度から通電係数を算出し、算出した通電係数を前記基準通電率に乗算した補正通電率を用いて前記ヒータを制御し、
   通電係数＝（外気温度−冷蔵室温度）／（外気温度−冷蔵室目標温度）
   で表される算出式を用いて前記補正通電率を算出する
   冷凍冷蔵庫。
2. 貯蔵室を有する箱体と、
   前記箱体の開口部を覆う両開き扉と、
   前記両開き扉が閉じた状態で前記貯蔵室への外気の浸入を防ぐ仕切板と、
   外気温度を検出する外気温度センサと、
   外気湿度を検出する外気湿度センサと、
   前記貯蔵室内の温度を冷蔵室温度として検出する冷蔵室温度センサと、
   前記仕切板の結露を防止するヒータと、
   前記外気温度および前記外気湿度から算出される基準通電率に基づいて前記ヒータへの通電を制御するヒータ制御手段と、を有し、
   前記ヒータ制御手段は、
   前記外気温度、前記冷蔵室温度および冷蔵室目標温度から通電係数を算出し、算出した通電係数を前記基準通電率に乗算した補正通電率を用いて前記ヒータを制御し、
   通電係数＝（外気温度−冷蔵室温度）／｛外気温度−（固定値−冷蔵室目標温度）｝
   で表される算出式を用いて前記補正通電率を算出する
   冷凍冷蔵庫。
3. 前記ヒータ制御手段は、
   前記冷蔵室温度が前記冷蔵室目標温度であるとき、前記基準通電率で前記ヒータに通電する、請求項１に記載の冷凍冷蔵庫。
4. 前記ヒータ制御手段は、
   前記冷蔵室温度が閾値以上のとき、前記補正通電率で前記ヒータに通電し、前記冷蔵室温度が前記閾値以上から前記閾値未満へ下がると、前記基準通電率で前記ヒータに通電する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷凍冷蔵庫。
5. 前記ヒータ制御手段は、
   前記補正通電率として、１より大きい補正係数と前記通電係数とを前記基準通電率に乗算した値で前記ヒータに通電する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷凍冷蔵庫。

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