JP4088474B2 - 冷蔵庫 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷蔵庫に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の冷蔵庫は、図１１に示す冷凍サイクルを有しており、この冷凍サイクルについて説明すると、圧縮機１にて圧縮された冷媒は、凝縮器２に流入して熱交換を行ない、減圧器３により圧力を低下させて、蒸発器４にて気化すると共に、ファン５から送られる空気の熱を奪い、冷気を生成する。
【０００３】
蒸発器４にて生成された冷気は、冷凍室（図中Ｆ）及び冷蔵室（図中Ｒ）へと送られるが、蒸発器４から冷蔵室へと冷気を送る通路に冷蔵室用ダンパ６を設けてあり、冷蔵室への冷気供給量を制御できるようにしている。また、蒸発器４には、霜が付着するため、圧縮機の運転時間を積算し、その積算値が設定値以上になると、ヒータ９に通電して、除霜を行うようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１１に示す冷蔵庫は、除霜を行うたびにヒータ９への通電を行うので、多くの電力を消費し、冷蔵庫全体での消費電力量を下げることが困難であるとの問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、ヒータへの通電量を減少又はヒータそのものを廃し、蒸発器の除霜を行える冷蔵庫を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、圧縮機と、蒸発器が設置され冷蔵室及び冷凍室に供給する冷気を生成する蒸発器室と、この蒸発器室に連通し前記冷蔵室へと冷気を供給する第１の冷気通路と、前記蒸発器室に連通し前記冷凍室へと冷気を供給する第２の冷気通路と、前記第1の冷気通路及び前記第２の冷気通路にて冷気を供給させるファンと、前記第１の冷気通路を開閉する第１の冷気制御手段と、前記第２の冷気通路を開閉する第２の冷気制御手段とを備え、前記第１の冷気通路の開閉と第２の冷気通路の開閉とを逆の開閉状態とし、前記圧縮機が停止した後に前記第１の冷気通路を開き、ファンを回転させる制御装置を有することで達成される。この際、制御装置が、圧縮機が停止してから所定時間の間、又は、前記圧縮機が停止してから冷蔵室若しくは冷凍室が予め設定した温度以上となるまでの間、第１の冷気通路を開き、ファンを回転させることが好ましい。
【０００７】
また、更に冷蔵室上限設定温度を記憶する記憶手段を備え、冷蔵室の庫内温度が前記冷蔵室上限設定温度以上になると、第２の冷気制御手段の開閉状態に関わらず、第１の冷気制御手段により第１の冷気通路を開状態とする制御装置を有することが好ましい。
【０００８】
また、更に外気温設定温度を記憶する記憶手段を備え、外気温が前記外気温設定温度以上になると、第１の冷気制御手段の開閉状態に関わらず、第２の冷気制御手段により第２の冷気通路を開状態とする制御装置を有することが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の実施例を示す冷蔵庫の側方断面図である。冷蔵庫本体１０は、外箱１１と、内箱１２と、外箱１１と内箱１２との間に配置した断熱材１３とを備えており、内箱１２は、上から冷蔵室１４、野菜室１５、冷凍室１６を形成している。
【００１０】
冷凍室１６と冷蔵庫本体１０の背面板１７との間には、圧縮機１８が設置され、この圧縮機１８の上方に蒸発器１９を設置している。野菜室１５と冷蔵庫本体１０の背面板１７との間には、冷気を循環させるファン２０が設置してある。冷蔵室１４と冷蔵庫本体１０の背面板１７との間には、冷蔵室１４へと冷気を供給する冷蔵室用冷気通風路２１が設けてあり、ファン２０により循環する冷気は、冷蔵室用ダンパ２２を介して冷蔵室用冷気通風路２１へと流入する。
【００１１】
冷凍室１６と蒸発器１９との間には、冷凍室用ダンパ２３が設けてあり、この冷凍室用ダンパ２３を通過した冷気が、冷凍室用冷気吐出口２４から吐出され、冷凍室用戻り風路２５よりファン２０の方へと戻る。
【００１２】
図２は、図1に示す冷蔵庫本体１０を正面から見た断面図であり、図３は、図２の部分拡大図である。図２及び図３を用いて、以下、冷気の流れを説明する。冷蔵室１４を冷やす冷気の流れは、ファン２０が回転することにより、冷蔵室用戻り風路２６から蒸発器１９へと、冷蔵室１４からの戻り空気が流入して冷却され、冷蔵室用ダンパ２２を介して冷蔵室用冷気通風路２１へと移流する。冷蔵室用冷気通風路２１へと移流した冷気は、冷蔵室１４全体を均一に冷却するように複数設けてある冷蔵室用冷気吐出口２７より冷蔵室１４へと吐出され、冷蔵室１４内を冷却する。冷蔵室１４を冷却した冷気は、その後、野菜室１５へと流入し、野菜室１５を冷却してから、冷蔵室用戻り風路２６へと移流することを繰り返す。
【００１３】
冷凍室１６を冷やす冷気の流れは、ファン２０が回転することにより、冷凍室用戻り風路２５から蒸発器１９へと、冷凍室１６からの戻り空気が流入して冷却され、冷凍室用ダンパ２３、２３を介して冷凍室用冷気通風路２８へと移流する。尚、ここで冷凍室用ダンパ２３が２箇所設けてあるのは、本実施例において、冷凍室１６を中央部分にて左右に区画しているためであり、その左右の冷凍室に対し各々冷気を供給可能としている。冷凍室用冷気通風路２８へと移流した冷気は、冷凍室用冷気吐出口２４（図１参照）より冷凍室１６へと吐出され、冷凍室１６内を冷却する。冷凍室１６を冷却した冷気は、その後、冷凍室用戻り風路２５へと移流することを繰り返す。
【００１４】
図４は、図１に示した冷蔵庫の冷凍サイクルを示す概略図である。圧縮機１８にて圧縮された冷媒は、凝縮器３０に流入して熱交換を行ない、減圧器２９により圧力を低下させて、蒸発器１９にて気化すると共に、ファン２０から送られる空気の熱を奪い、冷気を生成する。
【００１５】
蒸発器１９にて生成された冷気は、冷凍室（図中Ｆ１、Ｆ２）及び冷蔵室（図中Ｒ）へと送られるが、蒸発器１９から冷蔵室へと冷気を送る通路に冷蔵室用ダンパ２２を設けてあり、冷蔵室Ｒへの冷気供給量を制御できるようにしている。また、蒸発器１９から冷凍室Ｆ１、Ｆ２へと冷気を送る通路には、冷凍室用ダンパ２３を設けてあり、冷凍室Ｆ１、Ｆ２への冷気供給量を制御できるようにしている。
【００１６】
図５は、ファンの回転（ＯＮ）・停止（ＯＦＦ）、冷凍室用ダンパの開閉、冷蔵室用ダンパの開閉、圧縮機の稼動（ＯＮ）・停止（ＯＦＦ）、冷凍室の庫内温度、冷蔵室の庫内温度を示すタイムチャートである。以下図５を用いて制御装置の制御について説明する。図５に示すように、本実施例では、冷蔵室の下限設定温度、冷凍室の上限・下限設定温度を予め記憶装置に記憶させ、冷蔵室及び冷凍室に各々設置した温度センサにより庫内温度を測定し、その測定結果に従って、圧縮機の稼動・停止、冷蔵室用ダンパの開閉、冷凍室用ダンパの開閉、ファンの回転・停止を制御装置により制御する。また、冷蔵室用ダンパと冷凍室用ダンパとは、開閉状態が逆の状態であるようになっており、冷蔵室用ダンパが開であれば冷凍室用ダンパは閉であり、冷蔵室用ダンパが閉であれば冷凍室用ダンパを開としている。
【００１７】
本実施例において、冷蔵室用ダンパと冷凍室用ダンパとの開閉状態を逆にしているのは、冷蔵室内の庫内戻り空気と、冷凍室内の庫内戻り空気とを極力混合させることなく、別々に蒸発器により冷却するために行っている。即ち、冷蔵室の庫内空気温度は、冷凍室の庫内空気温度よりも高く、２つの空気の混合空気も、冷凍室の庫内空気温度よりも高くなる。このような混合空気の冷却は、冷凍室へ流入させることも考え、極力混合させずに別々に冷却する際に使用する蒸発器の温度よりも、低い温度の冷却器を使用する必要があり、それだけ電力消費量が多く必要になると共に、蒸発器自体の製造費用も多くかかる。これは、戻り空気温度と、冷却後の空気温度との温度差が、混合空気が多い場合の方が大きいためである。
【００１８】
冷蔵室は、圧縮機を稼動して、ファンを回転させ、冷蔵室用ダンパを開にしていると、徐々に庫内温度が下がり、やがて図中のＡ点に到達する。Ａ点は、冷蔵室の下限設定温度であり、冷蔵室内の貯蔵品を凍結させないように、圧縮機を停止させる。蒸発器は、圧縮機が停止することにより、徐々に除霜が行われ、この霜の気化水分及び除霜水の蒸発水分により高湿となった空気は、冷蔵室用ダンパが開状態であることから、冷蔵室及び野菜室へと流入し、庫内を高湿状態にして貯蔵物の乾燥を防ぐ。
【００１９】
冷蔵室は、圧縮機が停止していることから、高湿状態のまま徐々に温度が上がりやがてＢ点に到達する。Ｂ点は、冷蔵室の庫内温度が冷蔵室の下限設定温度よりも高温となる点であり、ここで冷蔵室用ダンパを閉とすると共に、冷凍室ダンパを開とし、高湿の空気が冷蔵室内に流入して庫内温度を上昇させることを抑制するようにファンを停止させ、高湿の空気の流れを停止させる。
【００２０】
冷凍室は、庫内に冷気が流入しないことから徐々に庫内温度が上昇し、やがて図中のＣ点に到達する。Ｃ点は、冷凍室の上限設定温度であり、早急に冷凍室を冷却する必要があることから、圧縮機の運転を開始すると共にファンを回転させ、冷気を冷凍室へと供給して冷凍室の庫内温度を速やかに下げる。
【００２１】
冷凍室は、庫内温度が下がり続けると、やがてＤ点に到達する。Ｄ点は、冷凍室の下限設定温度であり、これ以上冷凍室を冷やす必要がなくなるので、冷凍室用ダンパを閉とすると共に、冷蔵室用ダンパを開として、冷蔵室へと冷気を供給する。その後は、順次Ａ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点を通過する際に、同様の制御を行うことで、蒸発器の除霜を行うと共に、冷蔵室及び野菜室を高湿化することができる。
【００２２】
このような制御を行う冷蔵庫は、蒸発器の除霜を行うたびにヒータへの通電を行う必要がなくなり、ヒータを必要としないか又はヒータへの通電量を減少させることができる。また、冷蔵室及び野菜室は、除霜による水分を利用することにより高湿に保つことが可能となり、貯蔵品の乾燥を阻止して鮮度をより長時間保つことができるようになる。更に、冷蔵室用ダンパと冷凍室用ダンパとの開閉状態を逆にしたので、蒸発器の温度を従来に比べ高く設定することができる。
【００２３】
図６は、図５とは異なった制御を行うタイムチャートである。図５では、冷蔵室の下限設定温度、冷凍室の上限・下限設定温度を予め記憶装置に記憶させて制御を行っていたが、図６に示すものでは、更に冷蔵室の上限設定温度も記憶させてある。
【００２４】
図中Ａ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点は、各々図５にて説明したものと同じ制御になるため、説明を省略し、Ｅ点について詳細に述べる。Ｅ点は、冷蔵室の庫内温度が、予め記憶させた冷蔵室の上限設定温度よりも高温になる点であり、速やかに冷蔵室を冷却する必要がある。そのため、冷蔵室用ダンパは、冷蔵室の庫内温度がＥ点に達すると、冷凍室用ダンパの開閉状態に関わらず開状態となり、冷気を強制的に冷蔵室へと流入させる。その後は、再びＡ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点での制御を継続し、冷蔵室の庫内温度がＥ点に達した場合に、冷凍室用ダンパの開閉状態に関わらず冷蔵室用ダンパを開とする。
【００２５】
図６に示す制御は、冷蔵室の庫内温度が冷蔵室の上限設定温度以上となった場合に、冷凍室用ダンパの開閉状態に関わらず、冷蔵室用ダンパを開とすることで、冷蔵室へと強制的に冷気を送り込むので、図５にて説明した効果を有しつつ、冷蔵室の貯蔵物をより傷みの少ない状態で長く新鮮に保存することができる。
【００２６】
図７は、図５及び図６とは更に異なった制御を行うタイムチャートである。本実施例の制御では、図５にて使用した、冷蔵室の下限設定温度、冷凍室の上限・下限設定温度以外に外気温設定温度を予め記憶装置に記憶させ、冷蔵室、冷凍室及び庫外のそれぞれに設置した温度センサにより庫内・外の温度を測定し、その測定結果に従って、圧縮機の稼動・停止、冷蔵室用ダンパの開閉、冷凍室用ダンパの開閉、ファンの回転・停止を制御装置により制御する。
【００２７】
本制御では、外気温が外気温設定温度以上であるか、未満であるかにより異なる２種類の制御を行っており、外気温が外気温設定温度未満であれば、図５に示すものと同様の制御を、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点にて行う（説明は図５での説明と同様なので省略する）。外気温が、Ｘ点にて外気温設定温度以上になると、Ｄ´点にて冷蔵室ダンパを開とすると共に、冷凍室ダンパを閉じることなく開状態を維持させる。その後、冷蔵室の庫内温度がＡ´に達すると、圧縮機は、冷蔵室の冷えすぎを防止するために、稼動を停止して冷凍室ダンパを閉となし、冷蔵室の庫内温度がＢ点に達するまでの間、この状態を維持する。圧縮機が停止中は、蒸発器と凝縮器との圧力差を解消しようとする力が働き、特別なことを行わずとも蒸発器の温度が徐々に高まり、蒸発器に付着した霜の除霜が行われる。そして除霜中にファンを回転させることにより、冷蔵室及び野菜室は、高湿空気が流入することで貯蔵品の乾燥を防ぎ、鮮度を長く保つことができる。
【００２８】
図７に示す制御を行えば、図５にて説明した効果を有しつつ、夏季に外気温が上昇しても、冷凍室内の貯蔵物を設定した温度にて保存することができ、品質を損なわずに保存することができる。
【００２９】
図８〜図１０は、冷蔵室及び冷凍室の庫内温度と、冷蔵室の庫内湿度の関係を示したタイムチャートである。図８は、従来の冷蔵庫である図１１に示すもののタイムチャートであり、状態変化を後述するＯＦＦ状態、ＲＦ状態、Ｆ状態として、以降これを繰り返す。ＯＦＦ状態は、圧縮機を停止させている状態を示しており、冷蔵室にも冷凍室にも冷気の供給がなされておらず、冷蔵室及び冷凍室の両方にて庫内温度が上昇する。ＲＦ状態は、圧縮機を稼動させて、冷蔵室用ダンパを開とした状態を示しており、冷蔵室及び冷凍室の双方に冷気が供給され、庫内温度が共に下がる。Ｆ状態は、圧縮機を稼動させて、冷蔵室用ダンパを閉とした状態を示しており、冷凍室のみに冷気を供給し、冷蔵室の庫内温度が上昇して、冷凍室の庫内温度が低下している。
【００３０】
冷蔵室の庫内湿度は、冷蔵室に冷気が供給されるＲＦ状態にて急激に低下する。これは、庫内空気が蒸発器を通過する際に、庫内空気と蒸発器とで熱交換を行って庫内空気の温度を低下させると共に、庫内空気中の水分を霜として蒸発器に付着させ、乾燥した冷気となるためである。ＯＦＦ状態及びＦ状態では、冷蔵室に乾燥した冷気が供給されず、貯蔵物が含有する水分を徐々に蒸散させるので、庫内湿度が上昇するが、その湿度は約７０％程度までの上昇で、平均すると約３８％という乾燥状態である。
【００３１】
図９は、本発明の冷蔵庫のタイムチャートを示したもので、状態変化を後述するＲ状態、Ｆ状態、ａ状態、ＯＦＦ状態として、以降これを繰り返す。Ｒ状態は、圧縮機を稼動させ、冷蔵室用ダンパを開とし、冷凍室用ダンパを閉とし、冷気を冷蔵室へと流入させる。庫内温度は、冷気の流入する冷蔵室にて下がり、冷気の流入しない冷凍室にて上がる。Ｆ状態は、圧縮機を稼動させ、冷蔵室用ダンパを閉とし、冷凍室用ダンパを開とし、冷気を冷凍室へと流入させる。庫内温度は、冷気の流入しない冷蔵室にて上がり、冷気の流入する冷凍室にて下がる。ａ状態は、圧縮機を停止させ、冷蔵室用ダンパを開とし、冷凍室用ダンパを閉とし、ファンを回転させて庫内空気を循環させている。この状態では、蒸発器の除霜が行われており、発生した高湿の空気が冷蔵室へと流入する。庫内温度は、圧縮機を停止させていることから、冷蔵室及び冷凍室の双方で上がる。ＯＦＦ状態は、圧縮機を停止させ、冷蔵室用ダンパを閉とし、冷凍室用ダンパを開とし、庫内空気を循環させるファンも停止している。庫内温度は、圧縮機を停止させていることから、冷蔵室及び冷凍室の双方で上がる。
【００３２】
冷蔵室の庫内湿度は、乾燥した冷気が冷蔵室に流入するＲ状態で急激に低下するものの、Ｆ状態では、貯蔵物が含有する水分を徐々に蒸散させるので、庫内湿度が徐々に上昇し、ａ状態では、高湿の空気が冷蔵室に流入することから約８２％にまで急激に上昇する。そしてＯＦＦでは、高湿の空気流入が停止することから、湿度上昇が再び緩やかになり約８５％にまで上昇する。庫内湿度の平均値は、約４７％である。図９に示すタイムチャートから明らかなように、本実施例では、図８に示した従来の冷蔵庫よりも湿度が高く、貯蔵品の乾燥を防ぎ鮮度を長く保つことができる。これは、除霜時に空気中に放出される水分により高湿となった空気を、ファンを回転させて冷蔵室へ流入させることにより達成される。
【００３３】
図１０は、図５に示す制御を行った際の、湿度及び温度のタイムチャートを示したもので、状態変化を後述するＲ状態、ａ状態、ＯＦＦ状態、Ｆ状態として、以降これを繰り返す。Ｒ状態は、圧縮機を稼動させ、冷蔵室用ダンパを開とし、冷凍室用ダンパを閉とし、冷気を冷蔵室へと流入させる。庫内温度は、冷気の流入する冷蔵室にて下がり、冷気の流入しない冷凍室にて上がる。ａ状態は、圧縮機を停止させ、冷蔵室用ダンパを開とし、冷凍室用ダンパを閉とし、ファンを回転させて庫内空気を循環させている。この状態では、蒸発器の除霜が行われており、発生した高湿の空気が冷蔵室へと流入する。庫内温度は、圧縮機を停止させていることから、冷蔵室及び冷凍室の双方で上がる。ＯＦＦ状態は、圧縮機を停止させ、冷蔵室用ダンパを閉とし、冷凍室用ダンパを開とし、庫内空気を循環させるファンも停止している。庫内温度は、圧縮機を停止させていることから、冷蔵室及び冷凍室の双方で上がる。Ｆ状態は、圧縮機を稼動させ、冷蔵室用ダンパを閉とし、冷凍室用ダンパを開とし、冷気を冷凍室へと流入させる。庫内温度は、冷気の流入しない冷蔵室にて上がり、冷気の流入する冷凍室にて下がる。
【００３４】
冷蔵室の庫内湿度は、乾燥した冷気が冷蔵室に流入するＲ状態で急激に低下するものの、ａ状態では、高湿の空気が冷蔵室に流入することから約８４％にまで急激に上昇する。その後、ＯＦＦ状態及びＦ状態では、共に貯蔵物が含有する水分を徐々に蒸散させるので、庫内湿度が徐々に上昇して９５％にまで上昇する。庫内湿度の平均値は、７８％にもなる。図１０に示す制御で、庫内の平均湿度が高いのは、急激に冷蔵室の庫内湿度を低下させるＲ状態の直後に、庫内湿度を急激に上昇させるａ状態となし、その後も、湿度の高い状態から更に湿度を上げるＯＦＦ状態及びＦ状態としていることに起因している。本実施例の冷蔵庫では、図８に示す従来の冷蔵庫よりも、平均湿度が高く、図９に示す本発明の他の実施例と比較しても高い平均湿度を達成することができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、ヒータへの通電量を減少又はヒータそのものを廃し、蒸発器の除霜が行える冷蔵庫を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す、冷蔵庫の側方断面図である。
【図２】図１に示す冷蔵庫の正面から見た断面図である。
【図３】図２に示す冷蔵庫の部分拡大図である。
【図４】図１に示す冷蔵庫の冷凍サイクルの概略図である。
【図５】本発明の実施例を示す、制御状態のタイムチャートである。
【図６】本発明の他の実施例を示す、制御状態のタイムチャートである。
【図７】本発明の更に他の実施例を示す、制御状態のタイムチャートである。
【図８】図１１に示す従来冷蔵庫の湿度変化を示すタイムチャートである。
【図９】本発明の冷蔵庫の庫内湿度変化を示すタイムチャートである。
【図１０】図５に示す制御における庫内湿度変化を示すタイムチャートである。
【図１１】従来冷蔵庫の概略冷凍サイクル図を示す。
【符号の説明】
１・・・圧縮機、２・・・凝縮器、３・・・減圧器、４・・・蒸発器、５・・・ファン、６・・・冷蔵室用ダンパ、９・・・ヒータ、１０・・・冷蔵庫本体、１１・・・外箱、１２・・・内箱、１３・・・断熱材、１４・・・冷蔵室、１５・・・野菜室、１６・・・冷凍室、１７・・・背面板、１８・・・圧縮機、１９・・・蒸発器、２０・・・ファン、２１・・・冷蔵室用冷気通風路、２２・・・冷蔵室用ダンパ、２３・・・冷凍室用ダンパ、２４・・・冷凍室用冷気吐出口、２５・・・冷凍室用戻り風路、２６・・・冷蔵室用戻り風路、２７・・・冷蔵室用冷気吐出口、２８・・・冷凍室用冷気通風路、２９・・・減圧器、３０・・・凝縮器

Claims (3)

1. 圧縮機と、蒸発器が設置され冷蔵室及び冷凍室に供給する冷気を生成する蒸発器室と、この蒸発器室に連通し前記冷蔵室へと冷気を供給する第１の冷気通路と、前記蒸発器室に連通し前記冷凍室へと冷気を供給する第２の冷気通路と、前記第１の冷気通路及び前記第２の冷気通路にて冷気を供給させるファンと、前記第１の冷気通路を開閉する第１の冷気制御手段と、前記第２の冷気通路を開閉する第２の冷気制御手段とを備え、前記第１の冷気通路の開閉と第２の冷気通路の開閉とを逆の開閉状態とし、前記圧縮機が停止した後に前記第１の冷気通路を開き、ファンを回転させる制御装置を有し、
   前記制御装置は、前記圧縮機が停止してから所定時間の間、又は、前記圧縮機が停止してから前記冷蔵室若しくは前記冷凍室が予め設定した温度以上となるまでの間、前記第１の冷気通路を開き、前記ファンを回転させる冷蔵庫。
2. 請求項１において、
   更に冷蔵室上限設定温度を記憶する記憶手段を備え、冷蔵室の庫内温度が前記冷蔵室上限設定温度以上になると、第２の冷気制御手段の開閉状態に関わらず、第１の冷気制御手段により第１の冷気通路を開状態とする制御装置を有した冷蔵庫。
3. 請求項１において、更に外気温設定温度を記憶する記憶手段を備え、外気温が前記外気温設定温度以上になると、第１の冷気制御手段の開閉状態に関わらず、第２の冷気制御手段により第２の冷気通路を開状態とする制御装置を有した冷蔵庫。

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