以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明にかかる冷蔵庫の一例の概略正面図である。図2は、図1に示す冷蔵庫の横断面図である。図3は、図1に示す冷蔵庫のブロック図である。なお、以下の説明において、前後方向、上下方向及び左右方向等方向を示す場合があるが、この場合、図1に示す状態を基準とするものとする。また、手前側(前側)、奥側(後側)と説明する場合には、図2に示す状態を基準とし、図2において、左側を手前側(前側)、右側を奥側(後側)として説明する。なお、図1、図2の矢印は、冷気の流れを示している。
図1、図2に示すように、冷蔵庫Rfは手前側が開口し、発泡断熱材が充填された壁体に囲まれた断熱箱体100を有している。断熱箱体100は内部を上下に仕切る仕切棚101が設けられている。また、断熱箱体100の下部の後側には、機械室102が備えられている。機械室102は、断熱箱体100の物品を収納する空間と発泡断熱材が充填された壁体で分離されている。機械室102には、冷蔵庫Rfの各貯蔵室を冷却するための冷却装置の一部が配置されている。冷蔵庫Rfでは、圧縮機Compと、制御部Cont(図3参照)とが配置されている。また、これら以外の機器が配置される場合もある。
仕切棚101は、他の壁体と同様に、発泡断熱材が充填されており、断熱箱体100の物品を収納する空間を上下に分割している。なお、ここでは、仕切棚101の下側を第1空間1、上側を第2空間2とする。冷蔵庫Rfにおいて、第1空間1は、物品を確実に冷凍させることができる温度(例えば、−18℃以下)に維持される貯蔵室が設けられる。第2空間2には、外部よりも低い温度で、且つ、物品が凍りにくい温度(例えば、約0℃〜約8℃)で維持される貯蔵室が設けられる。
図1、図2に示すように、第1空間1には、下段冷凍室11と、上段冷凍室12と、製氷室13とが設けられている。下段冷凍室11及び上段冷凍室12は貯蔵物を冷凍保存する(例えば、−18℃以下で保存する)ための貯蔵室である。製氷室13は氷を製造し、貯蔵しておく貯蔵室である。冷蔵庫Rfにおいて、下段冷凍室11、上段冷凍室12及び製氷室13は1つのまとまった断熱領域である。
図1に示すように、下段冷凍室11は、第1空間1の下部に設けられている。下段冷凍室11は、第1収納ケース111と、第2収納ケース112と、第3収納ケース113と、扉114とを備えている。扉114は、前後に移動することで開閉する引出扉である。第1収納ケース111は、下段冷凍室11の最も容量が大きい収納ケースであって、下段冷凍室11の最も下部に配される。第1収納ケース111は、扉114と一体的に移動する。また、第2収納ケース112は第1収納ケース111の上方に、第3収納ケース113は第2収納ケース112の上方に配されている。
扉114が開かれているとき、第2収納ケース112及び第3収納ケース113は、第1収納ケース111と独立して、前後方向に移動可能となっている。なお、下段冷凍室11では、扉114を開閉するとき、第2収納ケース112及び第3収納ケース113は、第1収納ケース111と一緒に移動する。
第1空間1の下段冷凍室11の上部は左右に分割されており、分割された右側が上段冷凍室12であり、左側が製氷室13である。上段冷凍室12は、扉121と、収納ケース122とを備えている。扉122は、前後に移動することで開閉する引出扉である。収納ケース122は、扉121と一体的に移動する。
製氷室13は、扉131と、収納ケース132と、製氷機133とを備えている。扉131は、前後に移動することで開閉する引出扉である。収納ケース132は、扉131と一体的に移動する。製氷機133は、不図示の水タンクから供給された水を冷凍させて、氷を製造する装置である。製氷機133は、収納ケース132の上方に配されており、製造した氷は、収納ケース132に落下する。
図2に示すように、第1空間1の奥側には、隔壁14が設けられている。隔壁14と、第1空間1の奥側の壁面との間には、下段冷凍室11、上段冷凍室12及びを冷却する冷気が流れる冷気流路3が設けられる。図1に示すように、断熱箱体100の第1空間1は中央部分に上下に延びる溝が設けられており、隔壁14が溝の正面を覆う。そして、隔壁14と溝の間の隙間が、冷気通路3である。
冷気通路3は、仕切り部材30で前後に仕切られている。仕切り部材30の後側が冷気発生部31であり、前側が冷気ダクト32である。冷気発生部31には、冷蔵庫Rfの冷却器である蒸発器5と、冷凍ファン33とが設けられている。蒸発器5は、内部で冷媒が蒸発するときに周囲の空気から熱を奪うことで、周囲の空気を冷却する。蒸発器5の詳細については、後述する。冷凍ファン33は、冷気通路3に空気の流れ(気流)を発生させる送風機である。冷凍ファン33は蒸発器5の上方に配置されている。冷凍ファン33を動作することで、冷気発生部31内に上昇する気流を発生させる。すなわち、冷凍ファン33を動作することで、蒸発器5を気流が通過する。冷蔵庫Rfでは、冷却装置が冷却動作を行っているときに冷凍ファン33が動作する。
冷気発生部31は、上部で冷気ダクト32と接続されている。冷気発生部31で発生した冷気は、冷気ダクト32に流入する。冷気ダクト32は、下段冷凍室11及び上段冷凍室12に冷気を供給するための風路である。冷気ダクト32には、隔壁14に形成された貫通孔である吐出口321、322、323及び324が設けられている。吐出口321、322、323はそれぞれ、下段冷凍室21の第1収納ケース111、第2収納ケース112及び第3収納ケース113に冷気を流入させる位置に設けられている。また、吐出口324は、上段冷凍室12に流入させる位置に設けられている。なお、冷蔵庫Rfでは、製氷室13には、上段冷凍室12から冷気を流入させているが、製氷室13に冷気を流入させる吐出口が設けられていてもよい。
下段冷凍室11、上段冷凍室12に流入し、第1空間1の内部を冷却した冷気は、冷凍戻りダクト34を介して、冷気発生部31に戻る。冷凍戻りダクト34は、第1収納ケース111の下方に設けられており、蒸発器5の下方で冷気発生部31と接続している。すなわち、下段冷凍室11、上段冷凍室12及び製氷室13を冷却した冷気は、戻りダクト34を通過して、冷気発生部31に戻る。なお、この戻りダクト34に戻る冷気を、冷凍戻り冷気と称する場合がある。
図1、図2に示すように、第2空間2には、上部から、冷蔵室21と、チルド室22と、野菜室23とが備えられる。なお、冷蔵室21は、物品の劣化を抑制することができる低温(例えば、3℃〜5℃)に維持される。また、チルド室22は、冷蔵室21よりも低く、物品が凍りにくい温度(例えば、0℃〜1℃)に維持される。野菜室23は、野菜の鮮度の低下を抑制する温度(例えば、7℃〜8℃)に維持される。なお、これらの貯蔵室及びその維持温度は、一例であり、物品が凍りにくい温度の範囲であってもよいし、これらとは別の温度の貯蔵室を備えていてもよい。
第2空間2の正面側は開口しており、正面側には冷蔵扉27が開閉可能に設けられている。冷蔵扉27は、断熱箱体100に枢支されて、支軸を中心に回転することで、第2空間2の開口を開閉する。なお、冷蔵扉27は、第2空間2の開口を1つの部材(扉)で閉じることができるものであってもよいし、2以上の部材(扉)で閉じることができるものであってもよい。ここでは、第2空間2の開口を1枚で封鎖できる冷蔵扉27である。
冷蔵庫Rfでは、冷蔵扉27を開くことで、冷蔵室21、チルド室22及び野菜室23に物品を貯蔵する、又は、貯蔵されている物品を取り出すことができる。冷蔵扉27の内側には、ビン、缶、紙パック等の立てて貯蔵する物品を貯蔵するドアポケット271が設けられている。
冷蔵室21には、空間を上下に仕切ることができる可動棚24が設けられている。図1、図2に示すように、可動棚24は3個設けられている。可動棚24は、冷蔵室21の内壁から突出した凸部(不図示)に係合させることで、棚として利用される。そして、可動棚24は、冷蔵室21内での高さ方向の位置を変更可能である。可動棚24の位置を変更することで、形状(例えば、大きさ、高さ)の異なる多種多様な物品を収納可能である。冷蔵室21の最下段は、断熱箱体100の内壁に固定される固定棚25が取り付けられている。
そして、固定棚25の下方に一定の間隔をあけて、断熱箱体100の内壁に固定される固定棚26が取り付けられている。そして、固定棚25と固定棚26とにはさまれる部分がチルト室22であり、固定棚26と仕切棚101とにはさまれる部分が野菜室23である。チルド室22は、収納ケース221を備えている。収納ケース221は、前後に摺動可能に設けられている。そして、収納ケース221の前面には、チルド室22の前面を開閉する前扉部222を備えている。なお、前扉部222又はチルド室22の内面の少なくとも一方には、パッキンが設けられている。収納ケース221が奥に収納されることで、前扉部222はチルド室22前面の開口を閉じる。また、チルド室22は、空気の流通が制限されており、冷蔵室21とは異なる温度になる。
野菜室23もチルド室22と同様の構成を有しており、収納ケース231と、前扉部232とを備えている。野菜室23は、チルド室22とは異なり、空気が流入することができる程度の隙間が形成される。これにより、後述する冷蔵室21及びチルド室22を冷却した冷気を野菜室23に流入させることができる。野菜室23の奥側には、後述する冷蔵戻りダクト44の戻り開口441が設けられている。戻り開口441から流入した冷気は、冷気が冷蔵戻りダクト44に流入する。
図2に示すように、第2空間2の奥には、隔壁28が設けられている。隔壁28と、第2空間2の奥側の壁面との間には、冷蔵室21、チルド室22及び野菜室23を冷却する冷気が流れる冷気流路4が設けられる。図1に示すように、断熱箱体100の第2空間2は中央部分に上下に延びる溝が設けられており、隔壁28が溝の正面を覆う。そして、隔壁28と溝の間の隙間が、冷気流路4になる。
冷気流路4は、ダンパ41と、冷蔵ファン42と、吐出口43と、冷蔵戻りダクト44とを備えている。ダンパ41は、仕切棚101に設けられた貫通孔103を必要に応じて開閉し、冷気通路3からの冷気の流入を調整する。冷蔵ファン42は、ダンパ41の開によって流入した冷気を押し流すための送風機である。冷蔵ファン42の動作によって、冷気は、冷気流路4内を上昇する。吐出口43は、隔壁28に設けられた貫通孔である。冷蔵庫Rfにおいて、吐出口43が5個備えられているが、これに限定されるものではなく、これ以上であってもよいし、これ以下であってもよい。少なくとも、冷蔵室21と、チルド室22に冷気を流入させる位置に設けられていればよい。
冷気流路4を流れた冷気は、吐出口43を介して、冷蔵室21及びチルド室22に流入する。なお、野菜室23は、冷蔵室21やチルド室22に比べて貯蔵温度が高い。そのため、野菜室23には、冷蔵室21やチルド室22で物品から熱を奪って昇温された冷気を流入させて、野菜室23を冷却している。野菜室23を冷却した冷気は、冷蔵戻りダクト44を通過して、蒸発器5が設けられた冷気発生部31に戻される。野菜室23を冷却して、冷蔵戻りダクト44に流入した冷気を冷蔵戻り冷気と称する場合がある。
冷蔵戻りダクト44は、野菜室23の奥側から第1空間1の奥側に下方に延びている。冷蔵戻りダクト44は、戻り開口441と、戻り口442とを備えている。冷蔵戻りダクト44は冷気流路4と同様に、溝と隔壁28とで挟まれた空間に形成されている。戻り開口441は、隔壁28を貫通する貫通孔である。戻り開口441から流入した冷蔵戻り冷気は、冷蔵戻りダクト44内を下方に流れる。そして、図1に示すように、蒸発器5の下方の右側から、冷気通路3の冷気発生部31に戻る。
本発明にかかる冷蔵庫Rfの冷却装置では、1つの蒸発器5で、すべての貯蔵室を冷却する構成となっている。そして、冷気通路3と冷気流路4とは、仕切棚101の貫通孔103で連通されており、ダンパ41の開閉によって、冷気通路3で発生した冷気の冷気流路4への流入量が調整されている。すなわち、ダンパ41が閉じた状態で冷却装置が動作している場合、冷気発生部31で発生した冷気は、第1空間1を循環する。また、ダンパ41が開いた状態で、冷却装置が動作している場合、冷気は、第1空間1及び第2空間2の両方を循環する。つまり、ダンパ41は、冷蔵室21、チルド室22及び野菜室23お冷却するときにだけ開かれる。
冷蔵庫Rfの冷却装置について説明する。冷却装置は、冷凍サイクルを利用している。冷凍装置は、圧縮機Compと、凝縮器(不図示)と、膨張器(不図示)と、蒸発器5とを配管(不図示)で接続した構成を有し、内部に冷媒が充填されている。冷凍装置では、圧縮機で冷媒を圧縮し、凝縮器で凝縮する。凝縮された冷媒を膨張器で膨張した後、蒸発器5で蒸発させる。そして、冷媒の蒸発による気化熱を空気から奪うことで、冷気を生成している。なお、冷却装置については、周知の技術を利用しているものであるため、詳細は省略する。
次に、蒸発器5について図面を参照して説明する。図4は、蒸発器の概略構成を示す図である。図4に示すように、蒸発器5は、パイプ51と、フィン52とを備えている。図4に示すように、パイプ51は上部に冷媒が流入する流入部と流出部とを備えている。パイプ51は、下部に向かって左右に蛇行し、下端部で、蛇行方向と交差する方向(図4では、紙面奥行き方向)に折り返し、再度、上部に向かって左右に蛇行している。
フィン52は平板である。フィン52は、複数枚設けられており、横方向に平行に配列されている。パイプ51はフィン52を貫通しており、パイプ51とフィン52とは、接続されている。パイプ51及びフィン52は、熱伝導率が高い材料(例えば、アルミ、銅等の金属材料)で形成されている。なお、フィン52の間を流れる空気が、パイプ51の内部を流れる冷媒と熱交換されて、冷気となる。
上述したように、蒸発器5で発生した冷気は、冷蔵庫Rfの各貯蔵室を冷却した後に、蒸発器5が設けられている冷気発生部31に戻る。この戻ってきた冷気を戻り冷気とすると、戻り冷気は、冷蔵庫Rfの各貯蔵室で内部の物品や空気から熱を受け取ることで、内部を冷却している。そのため、戻り冷気は、冷気発生部31で発生したときよりも温度が高くなっている。そして、戻り冷気は、蒸発器5を通過するときに、再度冷却されて、冷気として、各貯蔵室に送られる。
例えば、扉ののべ開時間が長かったり、温度が高い又は水分が蒸発しやすい物品が貯蔵されていたりすると、戻り冷気は湿度が上昇する。そして、湿度が高い冷気が、蒸発器5で冷却されると、戻り冷気に含まれる水分が蒸発器5の表面で霜となって付着する。霜の付着によってフィン52が目つまりし、フィン52の間に空気が流れにくくなり、冷却効率が低下する。そこで、冷蔵庫Rfでは、蒸発器5を加熱して、霜を融かす除霜運転が行われる。
次に除霜運転に必要な構成について説明する。除霜運転を行うために、蒸発器5の温度を測定する第1温度センサ61と、第2温度センサ62と、除霜運転時に蒸発器5を間接的に加熱するガラス管ヒータ7と、蒸発器5を直接加熱するシーズヒータ8とを備えている。第1温度センサ61は、蒸発器5の上部に設けられている。第2温度センサ62は、蒸発器5の下部に設けられている。なお、蒸発器5には、下方から戻り冷気が流入する構成となっている。
第2温度センサ62に戻り冷気が直接吹き付けられると、蒸発器5の正確な温度を検知することが難しい。そのため、第2温度センサ62は、蒸発器5の下端部よりも上部にずれた位置の温度を測定することが好ましい。
ガラス管ヒータ7は、蒸発器5の下方に配置されている。ガラス管ヒータ7は、電流が流されることで、輻射熱で周囲の空気及び蒸発器5を加熱する。除霜運転によって、蒸発器5に付着した霜が融けると、下方に水が落下する。その水が、直接ガラス管ヒータ7に付着すると、故障や、破損の原因になる場合がある。そのため、ガラス管ヒータ7の上方には、水をよけるためのヒータカバーが設けられている。また、ガラス管ヒータ7の下方には、除霜運転時に発生する水を受けるための除霜水受け53が設けられている。なお、除霜水は、除霜水受け53で集められたのち、不図示の蒸発皿に流入する。
また、第2温度センサ62が下端に設けられている場合には、ガラス管ヒータ7の熱を直接検知してしまう場合があり、この場合も蒸発器5の正確な温度の測定が困難である。このことからも、第2温度センサ62は、蒸発器5の下端部よりも上部にずれた位置の温度を測定することが好ましい。また、下端部の場合、戻り冷気や霜が融けた水も流れ落ちてくるので、これらの影響も受けやすい。これらのことからも、下端部ではない方がよい。
図4に示すように、蒸発器5には、冷媒が流れるパイプ51と同様に蛇行するシーズヒータ8がフィン52に接触して取り付けられている。シーズヒータ8は、蒸発器5の第2温度センサ62が取り付けられている位置よりも上部に設けられている。シーズヒータ8は、アルミ、銅等の熱伝導率が高い金属製の伝熱パイプの内部に、電線を配置し、電線に電流を流したときに発生するジュール熱を、伝熱パイプを介してフィン52を加熱する接触型の加熱装置である。なお、本発明では、伝熱パイプの内部に電線を配した形状のヒータとしているが、これに限定されるものではなく、蒸発器5を流れる気流の流れを制限することなく、蒸発器5に接触して直接加熱する構成、例えば、平板状の電極に電流を流して加熱するヒータや、フィン52と接触している金属板を誘導加熱で昇温して、フィン52を加熱するヒータ等フィン52と接触して直接加熱する構成のヒータを広く採用することができる。
次に、冷蔵庫Rfの電気的な構成について説明する。図3に示すように、本発明にかかる冷蔵庫Rfでは、ダンパ41、冷蔵ファン42、冷凍ファン33、第1温度センサ61、第2温度センサ62、ガラス管ヒータ7、シーズヒータ8及び圧縮機Compは制御部Contに接続されている。また、制御部Contには、記憶部Memと、計時部CLとが接続されている。制御部Contは、記憶部Memに常時アクセスすることが可能であり、記憶部Memに情報を記憶することが可能であるとともに、記憶部Memから情報を読み出すことが可能である。記憶部Memは、ROMやRAM等の半導体メモリを含む構成を有している。また、これら以外にも、フラッシュメモリ等の可搬性を有するメモリやハードディスクを利用してもよい。また、記憶部Memに制御プログラムを記憶させておき、必要に応じて必要な制御プログラムを起動させて、制御を行ってもよい。
計時部CLは、時間を測定する回路である。計時部CLは、現在の時刻、所定の時点からの経過時間等を計測することができる。制御部Contは、計時部CLにアクセス可能であり、計測した時間情報を取得することができる。
制御部Contは、各部を制御して除霜運転を行っている。除霜運転は、蒸発器5を氷が融ける温度よりも高い温度に加熱し、蒸発器5に付着した霜を溶かしている。そのため、制御部Contは、除霜運転時には、圧縮機Compを停止して、蒸発器5内での冷媒の蒸発を抑制している。また、除霜運転時には、蒸発器5の周囲の空気も暖められる。そのため、制御部Contは、冷蔵ファン42及び冷凍ファン33を停止し、ダンパ41を閉じる。これにより、暖められた空気の各貯蔵室への流入を制限して、各貯蔵室の温度上昇が抑制される。
冷蔵庫Rfでは、長期間安定した冷却能力を確保するために、一定期間ごとに除霜運転が行われる。また、着霜でフィン52が目つまりすると、蒸発器5の熱交換効率が低下するため、各貯蔵室の冷却が悪化する、すなわち、温度が低下しにくくなる場合がある。冷凍装置が動作している(圧縮機Compが動作している)にもかかわらず、貯蔵室の温度が下がらない場合に、除霜運転を行うこともある。以下の説明では、制御部Contが定期的に除霜運転を行うものとして説明する。
蒸発器5には冷蔵戻り冷気及び冷凍戻り冷気が下部から戻るため、蒸発器5では、下部から霜が付着する。そして、着霜量が多いときには、蒸発器5の下部に霜が付着しており、着霜量が多いときには、蒸発器5の上部にも霜が付着している。ガラス管ヒータ7は、熱量は多いが、蒸発器5の下方に設けられているため、蒸発器5の下部の加熱に有効である。なお、ガラス管ヒータ7は、輻射熱で加熱を行うため、蒸発器5の下部だけでなく上部の加熱も行われる。また、シーズヒータ8は、蒸発器5の上部に設けられており、上部を加熱する。
そこで、本発明にかかる冷蔵庫Rfでは、蒸発器5の着霜量が多いときには、蒸発器5の上部と下部の両方に着霜しているとして、ガラス管ヒータ7及びシーズヒータ8を動作させる第1加熱モードで蒸発器5を加熱する。これにより、除霜時間を短くすることができるとともに、蒸発器5が必要以上に加熱されるのを抑制することができる。また、蒸発器の着霜量が少ないときには、蒸発器5の下部に着霜しているとして、ガラス管ヒータ7だけを動作させる第2加熱モードで蒸発器5を加熱させている。
本発明にかかる冷蔵庫Rfでは、蒸発器5の着霜量を制御部Contが演算にて算出している。ここで、着霜量の算出方法について説明する。冷蔵庫Rfでは、冷蔵庫Rfでは、使用状態(外気温、扉の開閉頻度など)によって、蒸発器5の着霜量が変化する。制御部Contは、冷蔵庫Rfに備えられた各種センサを利用して、外気温、扉の開閉頻度、冷蔵室21の温度、下段冷凍室11(上段冷凍室12)の温度、圧縮機Compの連続動作時間、第1温度センサ61の測定温度、第2温度センサ62の測定温度等の情報を取得している。そして、これらの情報は記憶部Memに記憶される。記憶部Memには、これらの情報の記憶領域とは別に、蒸発器5の着霜量を求めるためのテーブルが備えられている。
例えば、冷蔵室21の温度又は下段冷凍室11の温度が下がりにくいにも関わらず、圧縮機Compの連続動作時間が長くなると、蒸発器5の着霜量が多くなっていると判断される。冷蔵庫Rfでは、冷蔵室21の温度変化又は下段冷凍室11の温度変化と、圧縮機Compの連続動作時間とをパラメータとしたテーブルを作成しておき、予め記憶部Memに備えておくことが可能である。また、外気温や扉の開閉頻度も着霜量の変化に関係する情報であるので、これらの情報をパラメータとして含むテーブルを作成してもよい。1つのテーブルで多数のパラメータを含むものであってもよいし、複数種類のテーブルを備えていてもよい。
制御部Contは、記憶部Memに記憶している情報と、テーブルとを記憶Memから呼び出し、演算にて蒸発器5の着霜量を算出する。例えば、制御部Contは、現在の時間から所定の時間さかのぼる間の下段冷凍室11の温度変化(単位時間当たりの温度変化量)と、圧縮機Compの連続運転時間とを記憶部Memから取得する。そして、制御部Contは、テーブルを参照して、下段冷凍室11の温度変化と圧縮機Compの連続運転時間とから蒸発器5の着霜量を算出する。なお、ほかの情報をパラメータとして用いているテーブルがある場合は、その情報に基づいて蒸発器5の着霜量を算出する。
次に除霜運転の詳細について図面を参照して説明する。図5は、本発明にかかる冷蔵庫の除霜運転を表すフローチャートである。制御部Contは、冷却装置が冷却運転を行っている間、所定の間隔(例えば、数十秒間に1回)で、冷蔵庫Rfの各部の情報を取得している。
制御部Contは、除霜開始の時刻になったことを確認する(ステップS101)。その後、制御部Contは、記憶部Memに記憶されている蒸発器5の着霜量の算出に必要な冷蔵庫Rfの情報とテーブルとに基づいて蒸発器5の着霜量D1を算出する(ステップS102)。制御部Contは、着霜量D1が閾値Th1よりも大きいか否か確認する(ステップS103)。
着霜量D1が閾値Th1よりも大きい場合(ステップS103でYesの場合)、制御部Contは、着霜量が多いと判断してガラス管ヒータ7とシーズヒータ8の両方を動作させる第1加熱モードで除霜運転を開始する(ステップS104)。第1加熱モードでは、蒸発器5の全体を加熱している。そのため、蒸発器5の上部の温度を測定している第1温度センサ61の第1温度h1が予め決められた所定の温度a1より大きくなると除霜運転を終了する。
そのため、制御部Contは、第1温度センサ61で測定された第1温度h1が、所定の温度a1を超えたか否か確認する(ステップS105)。制御部Contは、第1温度センサ61の第1温度h1が所定の温度a1を超えるまで(ステップS105でYesになるまで)、ガラス管ヒータ7及びシーズヒータ8による蒸発器5の加熱を継続する。第1温度センサ61の第1温度h1が所定の温度a1を超えた場合(ステップS105でYesの場合)、制御部Contは、第1加熱モードを終了し、除霜運転を終了する(ステップS106)。
着霜量D1が閾値Th1以下の場合(ステップS103でNoの場合)、制御部Contは、着霜量が少ない、すなわち、蒸発器5の下部に主に着霜していると判断する。この後、第2加熱モードで除霜運転を行うが、第2加熱モードでばかりで除霜運転を行うと、蒸発器5の上部の加熱(除霜)が不十分で、徐々に着霜する。そのため、着霜量D1が閾値Th1以下の場合(ステップS103でNoの場合)、制御部Contは、直近3回の除霜運転すべてが第2加熱モードで加熱したか否か確認する(ステップS107)。直近3回の除霜運転時すべてが第2加熱モードであった場合(ステップS107でYesの場合)、制御部Contは、第1加熱モードで除霜運転を開始する(ステップS104)。このように、所定回数(ここでは、3回)第2加熱モードでの除霜が続いたときには、強制的に第1加熱モードに切り替えることで、蒸発器5に付着する霜を効果的に取り除くことが可能である。その後の動作については、上述の通りであり、省略する。
直近3回の除霜運転時少なくとも1回が第2加熱モードでなかった場合(ステップS107でNoの場合)、制御部Contは、第2加熱モードで除霜運転を開始する(ステップS108)。第2加熱モードでは、蒸発器5の下部を加熱している。そのため、蒸発器5の下部の温度を測定している第2温度センサ62の第2温度h2が予め決められた所定の温度a2より大きくなると除霜運転を終了する。
そのため、制御部Contは、第2温度センサ62で測定された第2温度h2が、所定の温度a2を超えたか否か確認する(ステップS109)。制御部Contは、第2温度センサ62の第2温度h2が所定の温度a2を超えるまで(ステップS109でYesになるまで)、ガラス管ヒータ7による蒸発器5の加熱を継続する。第2温度センサ62の第2温度h2が所定の温度a2を超えた場合(ステップS109でYesの場合)、制御部Contは、第2加熱モードを終了し、除霜運転を終了する(ステップS110)。
第1温度センサ61及び第2温度センサ62が一定の間隔で常に温度測定を行っているものとしているが、これに限定されない。制御部Contは、次の除霜開始の時期をあらかじめ認識しており、その除霜開始の時期よりも一定時間前の時期から測定を開始してもよい。例えば、24時間に1回除霜運転を行うとすると、前回の除霜運転から23時間経過後から第1温度センサ61と第2温度センサ62とで一定期間(例えば、30秒)ごとに測定温度h1、h2の測定を行うようにしてもよい。
なお、閾値Th1、所定の温度a1、所定の温度a2については、冷蔵庫Rfをいくつかの条件で運転し、各条件での蒸発器5への着霜状態、除霜運転を行ったときの除霜状態を観察して、決定される値である。なお、所定の温度a1と所定の温度a2は別の温度であってもよいし、同じ温度であってもよい。
本発明にかかる冷蔵庫では、蒸発器5の着霜量が多いときには、蒸発器5をガラス管ヒータ7とシーズヒータ8の両方で加熱する第1加熱モードで除霜運転を行う。これにより、ガラス管ヒータ7だけで加熱を行う場合に比べて、加熱時間を短くすることができる。これにより、蒸発器5の下部の温度が上昇しすぎるのを抑制できる。このことから、冷却装置の冷却時の負荷を減らすことができ、消費電力を低減することが可能である。また、除霜運転時間を短くし、蒸発器5の温度上昇を抑制することができるので、冷蔵庫Rfの各貯蔵庫の温度上昇を抑制することができる。これにより、長期間にわたり、信頼性を損なうことなく、省エネルギ化が可能な冷蔵庫Rfとすることが可能である。
(第2実施形態)
本発明にかかる冷蔵庫の他の例について図面を参照して説明する。本実施形態では、ガラス管ヒータ7とシーズヒータ8の動作のタイミングを調整することで、消費電力を抑制するとともに、蒸発器5の過剰な昇温を抑えている。冷蔵庫Rfの基本構成は、第1実施形態と同じである。そのため、冷蔵庫Rfの構成についての説明は省略し、各部の名称及び符号については、第1実施形態で用いたものを用いるものとする。
蒸発器5では、冷蔵戻り冷気及び冷凍戻り冷気を再冷却して各貯蔵室を冷却する冷気を発生している。冷蔵戻り冷気は、高温で水分を含む場合が多いので、蒸発器5流入すると、含有水分が蒸発器5の表面に着霜する。なお、冷凍戻り冷気でも着霜する場合もある。冷蔵戻り冷気及び冷凍戻り冷気は、下部から蒸発器5に進入し、フィン52の間を上昇するときに冷却される。そのため、蒸発器5の着霜量は、上部に比べて下部が多い。
霜は水の個体、すなわち、氷と同じであり、固体から液体に融解するときに融解潜熱が必要になる。そして上部に比べて下部の着霜量が多いため、先に蒸発器5の下部を加熱し、その後上部の加熱を行う。この加熱動作について図面を参照して説明する。図6は、ガラス管ヒータとシーズヒータとの動作を示すタイミングチャートであり、図7は、除霜運転を行うときのフローチャートである。
図6、図7に示すように、除霜運転開始直後に、制御部Contは、ガラス管ヒータ7をONにする(ステップS201)。ガラス管ヒータ7からの熱は、蒸発器5の下部に付着した霜を融かす。上述のとおり、蒸発器5は、下部に比べて上部の着霜量が少ない。そのため、ガラス管ヒータ7とシーズヒータ8とを同時に動作させると、蒸発器5の上部を必要以上に昇温させてしまうか、下部の除霜が不十分になる恐れがある。
そこで、制御部Contは、蒸発器5の下部の温度を測定している第2温度センサ62の第2温度h2から、蒸発器5の下部の着霜状態を判断している。つまり、制御部Contは、第2温度h2が第2閾値b2よりも大きいかどうか確認する(ステップS202)。第2温度h2が第2閾値b2以下の場合(ステップS202でNoの場合)、ガラス管ヒータ7での加熱を継続する。
第2温度h2が第2閾値b2よりも大きい場合(ステップS202でYesの場合)、制御部Contは、蒸発器5の下部の霜がある程度融けたと判断し、シーズヒータ8の動作を開始する(ステップS203)。
次に、制御部Contはシーズヒータ8による蒸発器5の上部の除霜の状態の確認を行う。そのため、制御部Contは、蒸発器5の上部に設けられた第1温度センサ61で測定される第1温度h1が第1閾値b1よりも大きいかどうか確認する(ステップS204)。第1温度h1が第1閾値b1以下の場合(ステップS204でNoの場合)、ガラス管ヒータ7とシーズヒータ8による加熱を継続する。
第1温度h1が第1閾値b1よりも大きい場合(ステップS204でYesの場合)、制御部Contは、蒸発器5の上部の霜がある程度融けたと判断し、シーズヒータ8を停止する(ステップS205)。制御部Contは、除霜時間の終了時間を確認し、終了時間になったのち(ステップS206)に、ガラス管ヒータ7をOFFにする(ステップS207)。シーズヒータ8を停止した後ガラス管ヒータ7を動作させ続けることで、除霜水受け53に付着した氷を融かすことができる。
このように、ガラス管ヒータ7の動作に遅れて、シーズヒータ8を動作することで、着霜量の多い蒸発器5の下部の加熱を先に行い、上部を後で加熱している。これにより、除霜終了後に蒸発器5全体を過不足なく加熱することができ、消費電力を抑えることができる。また、過剰な昇温を抑えることが可能であるので、冷却装置の冷却時の負荷を減らすことができる。このことからも消費電力を低減することが可能である。本実施形態では、ガラス管ヒータ7とシーズヒータ8を動作する第1加熱モードと、ガラス管ヒータ7を動作する第2加熱モードを切り替えることで、消費電力を抑えるとともに、蒸発器5の過剰な昇温を抑えている。
(変形例)
本実施形態の変形例について図面を参照して説明する。図8は、図6に示すタイミングチャートの変形例のタイミングチャートである。本実施形態の冷蔵庫Rfでは、ガラス管ヒータ7を動作した後、一定時間経過したのちにシーズヒータ8を動作している。これは、蒸発器5では、下部の着霜量が、上部の着霜量に比べて多いとの知見に基づくものである。しかしながら、運転条件によっては、着霜位置の偏りが異なる場合もある。
例えば、蒸発器8の前面に均一又はほぼ均一に着霜している場合、上述のフローチャートの制御だけでは、ガラス管ヒータ7で加熱される蒸発器5の下部の温度が高くなりすぎる。そこで、制御部Contは、蒸発器5の下部の温度である第2温度h2をモニタしておき、第2温度h2が第3閾値b3を超えると、ガラス管ヒータ7をOFFにする(図8参照)。そして、第2温度h2が第4閾値b4に比べて十分に低くなったとき、再度、ガラス管ヒータ7をONにする(図8参照)。これにより、蒸発器5の下部が過剰に昇温してしまうのを抑制することが可能である。なお、ガラス管ヒータ7を再度ONにするときの第4閾値b4は、第3閾値b3よりも低い。
また、第1温度センサ61又は第2温度センサ62の周囲だけ着霜している又は着霜していない場合等、特殊な状況で、正確な温度を検出できない場合もある。このような場合も制御部Contは、図6又は図8に示すようなタイミングチャートに従って、ガラス管ヒータ7を動作させた後にシーズヒータ8を動作させる。この、動作開始の遅延のタイミングについては、これまで行われてきた除霜時のデータに基づいた時間遅延させるようにしてもよいし、予め決められた時間遅延させるようにしてもよい。また、終了時も同様に、第1温度センサ61又は第2温度センサ62の条件では、シーズヒータ8の動作終了が行われなくても、シーズヒータ8は、ガラス管ヒータ7の終了前に終了させるようにしてもよい。このときのシーズヒータ8の終了のタイミングも、これまでのデータに基づいて決定されてもよいし、予め決められていてもよい。
(第3実施形態)
本発明にかかる冷蔵庫のさらに他の例について説明する。本実施形態では、蒸発器5の着霜量が第1実施形態と異なっている。冷蔵庫Rfの基本構成は、第1実施形態と同じである。そのため、冷蔵庫Rfの構成についての説明は省略し、各部の名称及び符号については、第1実施形態で用いたものを用いるものとする。
図9は、第1温度センサの測定値と第2温度センサの測定値と蒸発器の着霜量との関係を示すグラフである。図9は、横軸に着霜量を縦軸に温度を示している。そして、第1温度センサ61で測定した第1温度h1を破線で、第2温度センサ62で測定した第2温度h2を実線で示す。
図9に示すように、第1温度h1及び第2温度h2ともに、着霜量が多くなるにつれて、温度が低くなっている。そして、その低くなる割合は、第1温度h1に比べて第2温度h2の方が大きい。つまり、図9を見ればわかるように、第1温度h1と第2温度h2の差分値d2(=|h2−h1|)は、着霜量が多くなるほど、小さくなっている。
本実施形態では、このことを利用して除霜運転時の、ガラス管ヒータ7とシーズヒータ8を制御している。図10は、本発明にかかる冷蔵庫の除霜運転のフローチャートである。図10は、除霜開始後を示しているものとする。
図10に示すように、制御部Contは、第1温度h1及び第2温度h2を取得する(ステップS301)。制御部Contは、第1温度h1と第2温度h2の差分値d2(=|h2−h1|)を算出する(ステップS302)。
制御部Contは、2種の第1比較値Cm1、第2比較値Cm2(Cm1>Cm2)と差分値d2とを比較して、ガラス管ヒータ7とシーズヒータ8の動作を決定している。まず、制御部Contは、差分値d2が第1比較値Cm1よりも大きいか否か確認する(ステップS303)。差分値d2が第1比較値Cm1よりも大きい場合(ステップS303でYesの場合)、制御部Contは、蒸発器5の着霜量は少ないと判断し、ガラス管ヒータ7だけを用いる第1モードを選択する(ステップS304)。なお、蒸発器5の加熱方法については、第1実施形態で示した第2加熱モードと同じである。そのため、詳細は省略する。
差分値d2が第1比較値Cm1以下の場合(ステップS303でNoの場合)、制御部Contは、差分値d2が第2比較値Cm2よりも大きいか否か確認する(ステップS305)。差分値d2が第2比較値Cm2よりも大きい場合(ステップS305でYesの場合)、制御部Contは、着霜量が中程度であると判断する。そのため、制御部Contは、ガラス管ヒータ7を動作させて、時間経過後にシーズヒータ8を動作する第2モードを選択する(ステップS306)。なお、第2モードは、第2実施形態の動作と同様にガラス管ヒータ7とシーズヒータ8とを制御する。そのため、詳細は省略する。
また、差分値d2が第2比較値Cm2以下の場合(ステップS305でNoの場合)、制御部Contは、蒸発器5に多量の霜が付着している、あるいは、想定していない着霜状態であると判断し、ガラス管ヒータ7とシーズヒータ8との両方を同時に動作させる第3モードを選択する(ステップS307)。第3モードでは、第1温度h1に基づいてシーズヒータ8を第2温度h2に基づいてガラス管ヒータ7を動作する(ステップS308)。
以上のように、蒸発器5の上部と下部の温度に基づいて、ガラス管ヒータ7とシーズヒータ8の動作を制御することで、加熱不足で蒸発器5に除霜できない場所があったり、加熱過多で蒸発器5の温度が上昇しすぎる部分ができたりするのを抑制することができる。
(変形例)
以上に示した例では、第1温度h1と第2温度h2の差分値d2に基づいて、蒸発器5の着霜量を算出し、着霜量に基づいて、除霜モードを切り替えている。この方法は、蒸発器5に均一に着霜する場合、すなわち、第1温度h1と第2温度h2が図9に示すグラフで上下に重なる場合に、正確な除霜運転を行うことができる。
一方で、冷蔵庫Rfの運転仕方、貯蔵される物品、開閉の頻度によっては、上部と下部との除霜状態(除霜量)が想定と異なる場合もある。例えば、上部の着霜量が多く、下部の着霜量が少ない場合、第1温度h1と第2温度h2の差分値d2は大きくなるが、上部の着霜量は大きくなる。このような場合に対応するため、制御部Contは、第1温度h1及び第2温度h2のそれぞれから、着霜量を算出する。算出方法としては、例えば、図9に示すような、テーブルを利用すればよい。
このように、第1温度h1及び第2温度h2のそれぞれから、着霜量を算出するので、蒸発器5の部分的な着霜を検出することも可能になる。これにより、蒸発器5を過不足なく加熱し、確実に除霜運転を行うことが可能である。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの内容に限定されるものではない。また本発明の実施形態は、発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の改変を加えることが可能である。
上述した冷蔵庫は、