JP6261327B2

JP6261327B2 - 冷凍冷蔵庫

Info

Publication number: JP6261327B2
Application number: JP2013263291A
Authority: JP
Inventors: 和典土野; 藤塚　正史; 正史藤塚
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2018-01-17
Anticipated expiration: 2033-12-20
Also published as: JP2015117920A

Description

この発明は、冷凍冷蔵庫に関する。

従来の冷凍冷蔵庫としては、庫内の温度変化幅を小さく抑えて庫内の冷却を行うために、ダンパー装置のバッフルを開閉させて、庫内に冷気を流入させるものが知られている。

特開昭６１−１３８０７２号公報（第６頁、図７）

しかしながら、従来の冷凍冷蔵庫では、バッフルの開閉動作が頻繁に行われていたため、ダンパー装置の寿命を縮めてしまう問題があった。

この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ダンパー装置の制御を好適に行うことによって、ダンパー装置の故障（消耗）のおそれが抑制された信頼性の高い冷凍冷蔵庫を得ることである。

この発明に係る冷凍冷蔵庫は、食品を冷凍又は冷却する貯蔵室と、前記貯蔵室に冷気を送り込むダクト部と、前記ダクト部から前記貯蔵室に流れる冷気の量を調整する開閉機構と、前記開閉機構の開状態と閉状態とを切り替えることで前記貯蔵室の温度制御を行う制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記貯蔵室の温度と設定温度とから出力を算出し、一定の制御周期毎に前記出力に基づいて前記制御周期内における前記開閉機構が開状態となる開時間と前記開閉機構が閉状態となる閉時間とを決定し、決定した前記開時間と前記閉時間とによって前記開閉機構の開状態と閉状態とを切り替えることで、前記貯蔵室の温度制御を行い、前記制御周期内の前記開閉機構の開状態と閉状態との切り替えを前記制御周期毎に１回行うことを特徴とする。

この発明によれば、ダンパー装置の故障のおそれが抑制された信頼性の高い冷凍冷蔵庫を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係る冷凍冷蔵庫の正面図である。図１に示す冷凍冷蔵庫のＡ−Ａ断面図である。図２に示す冷蔵室用ダンパー装置の構造図である。図３に示すダンパー装置の制御ブロック図である。実施の形態１に係るダンパー装置の制御の一例を示すグラフである。図５のＣ部分を拡大したグラフである。

実施の形態１．
（冷凍冷蔵庫の構成）
図１は、この発明の実施の形態１に係る冷凍冷蔵庫の正面図であり、図２は、同冷凍冷蔵庫のＡ−Ａ断面図である。

図１及び図２で示されるように、この実施の形態に係る冷凍冷蔵庫は、冷蔵室１、製氷室２、切替室３、冷凍室４及び野菜室５の各貯蔵室を備えている。上記各貯蔵室は、断熱仕切り壁６によって仕切られている。また、各貯蔵室は、前面が開閉自在に取り付けられた扉を有している。具体的には、冷蔵室１については冷蔵室扉１ａ、製氷室２については製氷室扉２ａ、切替室３については切替室扉３ａ、冷凍室４については冷凍室扉４ａ、そして、野菜室５については野菜室扉５ａが備えられ、各扉を開くことによって、内部に貯蔵物を載置して保存することができる。また、この実施の形態に係る冷凍冷蔵庫の上面、背面、側面及び下面は、内箱１７によって形成されている。

なお、各貯蔵室のレイアウトは、図１及び図２で示されるものに限定されるものではない。図１及び図２に示す例では、冷蔵室１が最上段に配置されているが、例えば、冷凍室４が最上段にされても良い。

冷蔵室１の背面側の内箱１７内には、制御装置１２が収納されており、この制御装置１２は、各貯蔵室に設置されたサーミスターによって検知される信号を温度換算し、この温度に基づいて各貯蔵室の温度制御を実施したり、後述する圧縮機２５の運転及び停止等の処理を実施する。また、冷蔵室１の内部は、樹脂製又はガラス製の棚１ｂ〜１ｄによって区画されている。なお、この実施の形態においては、冷蔵室１内部に設置される棚は３個としているが、これに限定されるものではない。このうち、最下段の棚１ｄの下には小物収納ケース１ｅが設置されており、この小物収納ケース１ｅ内は、上部の棚部分よりも１〜２［℃］低い温度となっている。これは、冷蔵室１内の冷気の戻り口（後述する戻り風路４２の入口）が小物収納ケース１ｅの下に形成されており、低温の冷気は、それよりも温度が高い冷気よりも浮力が小さいため下方に滞留しやすいからである。また、冷蔵室扉１ａの内側には、複数のポケット１ｆ（図２においては３個）が設置されている。また、冷蔵室１の奥部の壁面は、コントロールパネル４７によって形成されている。このコントロールパネル４７は、意匠面側（庫内側）の樹脂部品４８、及び、奥側の発泡ダクト部品４９によって形成されている。この発泡ダクト部品４９と、冷凍冷蔵庫の背面を形成する内箱１７との間には、後述する冷却器１８によって生成される冷気が送られてくるダクト部５０が形成されている。そして、コントロールパネル４７の各棚には、ダクト部５０から冷気を取り込むための風路孔５６が形成されている。さらに、樹脂部品４８の中央近傍には、冷蔵室１の庫内温度を検知する冷蔵室サーミスター５１が設置されており、この冷蔵室サーミスター５１は、制御装置１２に、検知した温度情報を送信するため、制御装置１２に電気的に接続されている。

製氷室２は、冷蔵室１の下部、かつ、冷凍冷蔵庫の正面視において左側に形成された貯蔵室であり、その内部には自動製氷機（図示せず）が備えられており、その扉である製氷室扉２ａは引き出し式となっている。製氷室２内には、製氷室ケース２ｂが設置されており、この引き出し式の製氷室扉２ａを手前に引くことで製氷室ケース２ｂを引き出すことができる。また、製氷室２内の奥部の壁面には、製氷室２の庫内温度を検知する製氷室サーミスター５２が設置されており、この製氷室サーミスター５２は、制御装置１２に、検知した温度情報を送信するため、制御装置１２に電気的に接続されている。

切替室３は、冷蔵室１の下部、かつ、冷凍冷蔵庫の正面視において右側に形成された貯蔵室であり、その扉である切替室扉３ａは引き出し式となっている。切替室３内には、切替室ケース３ｂが設置されており、この切替室扉３ａを手前に引くことで切替室ケース３ｂを引き出すことができる。また、切替室３内の奥部の壁面には、切替室３の庫内温度を検知する切替室サーミスター５３が設置されており、この切替室サーミスター５３は、制御装置１２に、検知した温度情報を送信するため、制御装置１２に電気的に接続されている。

冷凍室４内には、長期保存（例えば、一ヶ月程度）を目安とした下部大型貯蔵ケース４ｂが設置されている。また、冷凍室４内の奥部の壁面には、冷凍室４の庫内温度を検知する冷凍室サーミスター５４が設置されており、この冷凍室サーミスター５４は、制御装置１２に、検知した温度情報を送信するため、制御装置１２に電気的に接続されている。

また、製氷室２、切替室３及び冷凍室４の奥部の壁面は、共通したファングリル１６によって形成されている。このファングリル１６と冷凍冷蔵庫の背面を形成する内箱１７との間には、冷却器１８が設置された空間（以下、冷却室という）が形成されている。この冷却室には、冷却器１８を除霜するための除霜ヒーター１９、及び、冷却器１８によって生成された冷気を各貯蔵室に送り込むための送風ファン２４が設置されている。また、冷却室の底には、除霜ヒーター１９によって溶解された冷却器１８のドレン水を、後述する機械室に設置された蒸発皿２１に送り込むために形成された冷却室から機械室へ挿通する排水管２０が形成されている。また、冷却室には、ダクト部５０に冷気を送り込むための開閉機構を有する冷蔵室用ダンパー装置２６が備えられており、後述のように、制御装置１２によってその開閉動作が制御される。さらに、ファングリル１６には、製氷室２に冷気を送り込むための開閉機構を有する。すなわち、ファングリル１６には、冷蔵室用ダンパー装置２６と同構造を有する製氷室用ダンパー装置２７が備えられており、制御装置１２によってその開閉動作が制御される。また、同様に、ファングリル１６には、切替室３に冷気を送り込むために、冷蔵室用ダンパー装置２６と同構造を有する切替室用ダンパー装置２８が備えられており、制御装置１２によってその開閉動作が制御される。また、ファングリル１６には、冷凍室４に冷気を送り込むための開口部（図示せず）が備えられている。

また、この実施の形態の冷凍冷蔵庫の背面下部には、機械室が設けられており、この機械室には、前述のように、冷却器１８で発生したドレン水が排水管２０を経由して排出される蒸発皿２１、及び、冷却器１８内に冷媒を流通させる圧縮機２５が設置されている。

野菜室５は、この実施の形態に係る冷凍冷蔵庫において、最も最下段に配置された貯蔵室であり、冷蔵室１よりもわずかに高い温度であるが、基本的には冷蔵温度帯の貯蔵室である。この野菜室５内には、大きめの野菜等を収納する下部収納ケース５ｂが設置されている。野菜室５の冷却は、冷蔵室１からの戻り風路４２を利用して実施される。この戻り風路４２は、冷蔵室１の下部にその入り口が形成されており、切替室３及び冷凍室４の背面を下方に向けて延設され、野菜室５内の壁面の開口部（図示せず）へ接続されている。したがって、戻り風路４２に流入した冷蔵室１内の冷気は、戻り風路４２を通って、この開口部から野菜室５へ流れ込む。そして、この野菜室５へ流れ込んだ冷気は、冷却室へ連通する別の開口部（図示せず）から吸い込まれて、冷却室へ戻る。

各貯蔵室の庫内温度は、冷蔵室１の扉である冷蔵室扉１ａに設置された温度操作パネル（図示せず）を操作することによって調整することができる。

（冷蔵室用ダンパー装置２６の構造）
図３は、実施の形態１に係る冷凍冷蔵庫の冷蔵室用ダンパー装置２６の構造図である。このうち、図３（ａ）は、冷蔵室用ダンパー装置２６の正面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す冷蔵室用ダンパー装置２６のＢ−Ｂ断面図である。以下、図３を参照しながら、冷蔵室用ダンパー装置２６の構造について説明する。

図３（ａ）に示されるように、冷蔵室用ダンパー装置２６は、バッフル２９、冷気漏れ防止シート３０及びフレーム３１、接続軸３２によって構成されている。接続軸３２は開閉機構であるバッフル２９を回転駆動するための図示を省略してあるギア部品、モーターに接続されている。このモーターは、制御装置１２に電気的に接続されている。

開閉機構であるバッフル２９は、後述するフレーム３１の冷気通過部３８を開閉する板形状のものであり、接続軸３２の中心を軸として回動する。

フレーム３１は、冷気通過部３８が形成されており、この冷気通過部３８を介して、冷却器１８によって生成された冷気がダクト部５０側に送り込まれる。この冷気通過部３８は、前述のように、バッフル２９が回動することによって、開いたり閉じたりする。また、冷気通過部３８の周囲は外枠リブ３９によって囲われている。

冷気漏れ防止シート３０は、発泡ポリウレタン又は発泡ポリエチレン製のシートであり、バッフル２９に貼り付けられ、バッフル２９の開度が全閉状態の場合には、冷気通過部３８の外枠リブ３９に密着するようになっている。

上記では、冷蔵室用ダンパー装置２６の構造について説明したが、前述したように、製氷室用ダンパー装置２７および切替室用ダンパー装置２８は、冷蔵室用ダンパー装置２６と同構造であるので、それらの説明については省略する。なお、冷気を送り込む貯蔵室の容量によって、冷気通過部３８の開口面積を設定することが望ましい。したがって、ダンパー装置の大きさについては、冷蔵室１用の冷蔵室用ダンパー装置２６の方が製氷室用ダンパー装置２７および切替室用ダンパー装置２８よりも大きなものとなっている。

（制御動作）
図４は、この発明の実施の形態１に係る冷凍冷蔵庫の各室の温度制御ブロック図を示したものである。
すなわち、図４（ａ）は、冷凍室４に関する温度制御ブロック図であり、制御装置１２は、冷凍室サーミスター５４によって検知された冷凍室４の庫内温度実測温度Ｆｒと冷凍室設定温度ＦｓからＰＩ制御による演算によって圧縮機２５および図２に記載の送風ファン２４への操作量を出力する。
図４（ｂ）は、冷蔵室１に関する温度制御ブロック図であり、制御装置１２は、冷蔵室サーミスター５１によって検知された冷蔵室１の庫内温度実測温度Ｒｒと冷蔵室設定温度ＲｓからＰＩ制御による演算によって冷蔵室用ダンパー装置２６におけるバッフル２９の操作量を出力する。
図４（ｃ）は、製氷室２に関する温度制御ブロック図であり、制御装置１２は、製氷室サーミスター５２によって検知された製氷室２の庫内温度実測温度Ｉｒと製氷室設定温度ＩｓからＰＩ制御による演算によって製氷室用ダンパー装置２７の制御を行う。
図４（ｄ）は、切替室３に関する温度制御ブロック図であり、制御装置１２は、切替室サーミスター５３によって検知された切替室３の庫内温度実測温度Ｓｒと切替室設定温度ＳｓからＰＩ制御による演算によって切替室用ダンパー装置２８の制御を行う。

次に、図５および図６に示すグラフを用いて、冷蔵室用ダンパー装置２６のバッフル２９の動作について説明する。なお、製氷室用ダンパー装置２７および切替室用ダンパー装置２８の動作は、冷蔵室用ダンパー装置２６の動作と同様であるので、これらについては説明を省略する。
図５（ａ）に示すように、図４（ｂ）に示す制御装置１２は、入力である冷蔵室１の庫内温度実測温度Ｒｒと冷蔵室設定温度ＲｓとからＰＩ制御による演算によって、出力であるバッフル操作量を算出する。
制御装置１２は、図５（ｂ）に示すように、図５（ａ）で算出されたバッフル操作量に基づいて、バッフル２９の制御を行う。すなわち、制御装置１２は、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、バッフル操作量に基づいて、制御周期Ｔにおけるバッフル２９の開時間および閉時間を設定してバッフル２９の制御を行う。図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、バッフル操作量が少ない場合には、バッフル２９の開時間が短くなり、バッフル操作量が多い場合には、バッフル２９の開時間が長くなる。

図６は、図５（ｂ）のＣ部分の拡大図である。図６に示すように、この実施の形態では、制御周期Ｔ内で、バッフル２９の切り替えが行われる。例えば、第１制御周期ｔ１では、バッフル２９を開から閉に１回切り替えている。また、第１制御周期ｔ１後の第２制御周期ｔ２では、バッフル２９を閉から開に１回切り替えている。すなわち、この実施の形態では、制御周期毎に、バッフル２９の切り替えが１回行われる。したがって、この実施の形態では、連続する制御周期において、例えば、第１制御周期ｔ１ではバッフル２９の開状態が先であり、第１制御周期ｔ１後の第２制御周期ｔ２ではバッフル２９の閉状態が先である。このように、制御装置１２は、バッフル２９の開状態と閉状態とが、制御周期内で交互に先になるように制御を行う。

上記のように、この実施の形態では、制御周期毎に、バッフル２９の切り替えが１回のみであり、バッフル２９の動作回数が減少されている。このため、この実施の形態では、バッフル２９の消耗（故障）のおそれが抑制されており、しかも、消費電力量が低減されている。さらに、この実施の形態では、一定の制御周期内で、バッフル２９の開時間および閉時間の比率を変えて制御を行っているので、制御装置１２によって行われる開時間および閉時間の算出が容易である。さらに、バッフル２９の開閉の周期よりも短い制御周期Ｔで制御操作量（バッフル操作量）の見直しが行われるので、開閉を交互に反転しない場合に比べて、庫内の温度変化幅を小さく抑えて、庫内の温度制御を好適に行うことができる。

なお、好適には、制御周期Ｔは、バッフル２９の切り替えに要する切替時間（例えば、４〜６秒）の整数倍である。制御周期Ｔをバッフル２９の切替時間の整数倍にすることによって、バッフル２９の制御を好適に行うことができる。その結果、庫内の温度変化幅を小さく抑えることができ、さらには省エネルギー化を達成することができる。また、バッフル２９による庫内の温度制御を好適に行うように、制御装置１２は、バッフル２９の切替時間よりも短い時間（好適には１／２以下）で、バッフル２９への制御信号を入力する。

この発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々に改変することができる。すなわち、上記の実施の形態の構成を適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成に代替させてもよい。さらに、その配置について特に限定のない構成要件は、実施の形態で開示した配置に限らず、その機能を達成できる位置に配置することができる。

例えば、上記実施の形態では、冷蔵室１内の冷気が、戻り風路４２を通って、この開口部から野菜室５へ流れ込むように構成した例を説明したが、冷蔵室１などと同様に、冷却器１８によって生成された冷気を直接に野菜室５へバッフル板の開閉を介して供給し、かつ温度制御するように構成しても良い。

また、例えば、上記実施の形態では、冷気を供給するときはバッフルを開け、冷気を供給しないときはバッフルの開度を全閉状態として冷気を遮断するようにしているが、冷気を完全に遮断しないように、バッフルの開度は全閉にせず微小開度を設けるようにしておいても良い。このようにしておくと、様々な要因によって、バッフルの開閉不良となる故障になった場合であっても、少なくとも最低限の冷気を送り込むことができ、庫内の食品などの品質を保持することができる。さらには、バッフルを全閉にしないことで、庫内の水分などで氷着するリスクを抑制することができる。

また、例えば、上記実施の形態では、冷蔵室１などへ冷気を供給するか否かを板状のバッフルの開閉で操作するようにしているが、冷気を供給するか否かを操作できれば、他の構造であっても良い。

また、例えば、上記実施の形態では、冷却器１８から１つの送風ファンで共通で冷気を供給し、個別の冷蔵室１または製氷室２などへは、各バッフルの開閉で冷気を供給するかどうかを操作しているが、冷蔵室１または製氷室２などの室毎に個別にファンを設けて各ファンの運転を切り換えて冷気を供給するかどうかを操作するようにしても良い。このように構成すると、複数のバッフルの開閉に伴う冷気の風量の増減変動を抑制し、各室の温度制御をさらに好適に行うことができる。

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Claims

食品を冷凍又は冷却する貯蔵室と、
前記貯蔵室に冷気を送り込むダクト部と、
前記ダクト部から前記貯蔵室に流れる冷気の量を調整する開閉機構と、
前記開閉機構の開状態と閉状態とを切り替えることで前記貯蔵室の温度制御を行う制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記貯蔵室の温度と設定温度とから出力を算出し、
一定の制御周期毎に前記出力に基づいて前記制御周期内における前記開閉機構が開状態となる開時間と前記開閉機構が閉状態となる閉時間とを決定し、決定した前記開時間と前記閉時間とによって前記開閉機構の開状態と閉状態とを切り替えることで、前記貯蔵室の温度制御を行い、
前記制御周期内の前記開閉機構の開状態と閉状態との切り替えを前記制御周期毎に１回行うことを特徴とする冷凍冷蔵庫。
前記出力は、前記貯蔵室の温度と前記設定温度とからＰＩ制御による演算によって算出されることを特徴とする請求項１に記載の冷凍冷蔵庫。
前記制御周期は、前記開閉機構の切り替えに要する切替時間の整数倍であることを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍冷蔵庫。