JP5656820B2 - 冷蔵庫 - Google Patents

Description

本発明は自動製氷装置を有する冷蔵庫に関し、特に製氷室に設置された温度センサの検知結果を運転の制御に用いる冷蔵庫に関するものである。

従来、製氷室に設置された温度センサの検知結果を運転の制御に用いる冷蔵庫として、独立した製氷室内に設置された製氷皿の温度を検知する製氷センサを取り付け、この製氷センサからの信号に応じて独立製氷室に冷気を供給する独立製氷室用冷気風路に取り付けられた風量調整装置の開閉を行い、独立製氷室への送風が不要な場合は他室への風量を増加して、他室の冷却速度を早くするように独立製氷室への冷気供給量を調節することによって、圧縮器の運転時間を短縮することで消費電力を低減するようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。
また、着脱可能な製氷皿に製氷時は製氷皿の側壁面に密着し、離氷時は製氷皿から離れるように温度センサを設置し、センサの信頼性を確保し、センシング機構を容易に行うことができる製氷装置を備えた冷蔵庫がある（例えば特許文献２参照）。

特許第４０９６４９５号公報（第４〜６頁、図１、２） 特許第４３３３１６７号公報（第４〜６頁、図２〜４）

自動製氷装置を備えた冷蔵庫においては、給水動作時に貯水タンクに水が入っていない場合や残量が少量の場合には、製氷皿に水が入らないことがある。給水の有無については、製氷皿に対して給水される水は通常、製氷皿の温度よりも高いため、例えば給水動作後の検知温度上昇が所定の時間内に所定の閾値に達した場合においては、製氷皿に給水が有ったと判定され、温度上昇が閾値に達しなかった場合においては、製氷皿に給水が無かったと判定される。給水有りの場合は、製氷皿の周囲に冷気を供給して、温度を下げて早期に製氷が完了するようにし、給水無しの場合は、製氷皿周囲への冷気の供給量を削減し、消費電力を低減するなどという制御に用いられる。
前記特許文献のような冷蔵庫においては、それぞれ特有の効果が得られるものの、給水時に製氷皿に水が入ったか否かの判定においては、製氷センサが製氷皿内の水の温度のみではなく、周囲の温度に影響され、正しく判定できない場合があるという別の課題があった。給水時の温度上昇を検知する場合においては、製氷皿の周囲の温度が例えば製氷室や、他の冷凍室等の温度設定の変更等により急激に低下する場合には、周囲温度の低下が無い場合と比較して、製氷センサにおける検知温度の上昇が小さくなることにより、閾値に達することなく、給水が無かったと誤った判定をしてしまう問題があった。

本発明は前記のような従来技術の課題を解消するためになされたものであり、製氷時の製氷皿周囲の温度に影響されることなく、給水判定を正確に行うことができる冷蔵庫を提供することを目的としている。

本発明に係る冷蔵庫は、製氷皿に自動的に給水する給水装置と、前記製氷皿の温度を検知する皿温度検知センサと、前記皿温度検知センサの検知結果を用いて給水の有無を判定し、その判定結果に応じて運転を制御する制御装置を備えた冷蔵庫であって、前記制御装置は、前記皿温度検知センサによって検知された給水開始時の温度（Ｔｓ）と、給水開始後、時間の経過と共に前記皿温度検知センサによって検知された温度（Ｔｉ）を参照して前記給水の有無を判定するとともに、前記皿温度検知センサの近傍における前記製氷皿から離れた位置に周囲温度検知センサを備え、前記制御装置は、前記給水装置による給水開始時の温度（Ｔｓ）として、前記皿温度検知センサの検知温度（Ｔｓ１）と前記周囲温度検知センサの検知温度（Ｔｓ２）の差を用い、前記給水開始後、時間の経過と共に測定される温度（Ｔｉ）として、前記皿温度検知センサの検知温度（Ｔｉ１）と前記周囲温度検知センサの検知温度（Ｔｉ２）との差を用いるようにしたものである。

本発明によれば、給水装置による給水開始時の温度（Ｔｓ）と、給水開始後、時間の経過と共に測定される温度（Ｔｉ）を参照して給水の有無を判定するようにしたことで、給水後の温度の変化がより正確に検知され、製氷皿周辺の周囲温度の影響が減じられることで、給水の有無を正確に検知することができるとともに、皿温度検知センサの近傍における製氷皿から離れた位置に周囲温度検知センサを備え、給水装置による給水開始時の温度（Ｔｓ）として、前記皿温度検知センサの検知温度（Ｔｓ１）と前記周囲温度検知センサの検知温度（Ｔｓ２）との差を用い、給水開始後、時間の経過と共に測定される温度（Ｔｉ）として、前記皿温度検知センサの検知温度（Ｔｉ１）と前記周囲温度検知センサの検知温度（Ｔｉ２）との差を用いるようにしたので、周囲温度の影響が抑制され、給水判定の精度を向上することができる。

本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の外観を概念的に示す斜視図。 図１に示された冷蔵庫の製氷室の要部を概念的に示す側面断面図。 図２の製氷室における温度センサの設置部分を拡大して示す要部断面図。 図１に示された冷蔵庫の製氷時の温度特性例を示すグラフ。 図１に示された冷蔵庫の動作例を説明するフローチャート図。 本発明の実施の形態２に係る冷蔵庫の製氷室の要部を概念的に示す断面図。 図６に示された温度センサの設置部分を拡大して示す要部断面図。 図６に示された冷蔵庫の製氷時の温度特性例を示すグラフ。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の外観を概念的に示す斜視図、図２は図１に示された冷蔵庫の製氷室の要部を概念的に示す側面断面図、図３は図２の製氷室における温度センサの設置部分を拡大して示す要部断面図である。なお、図３は冷蔵庫の正面側から見たものである。図において、冷蔵庫１０は冷蔵室１１、製氷室１２、切替室１３、冷凍室１４、及び野菜室１５などから構成されている。製氷室１２は、図２に示すように製氷室扉１２ａ（前方側とする）、上下部断熱壁１２ｂ、左右部断熱壁１２ｃ、及び後部断熱壁１２ｄに囲まれており、自動製氷装置２０は前記製氷室１２の内部にその要部が配置されている。

自動製氷装置２０は、周囲の断熱壁に所定の隙間を介して固定され、下面が開放された箱状の製氷フレーム２１、この製氷フレーム２１の内側で回動可能に配設された複数の氷室２２ａを有する製氷皿２２、製氷フレーム２１の内側奥部に保持され、前方側に突出された駆動軸２３ａが製氷皿２２の奥側の側端部に着脱可能に係合して製氷皿２２の一端を軸支し、所定時に製氷皿２２を回動させる駆動部２３、及び製氷フレーム２１の前方側の壁面に挿脱可能に保持され、製氷皿２２の前方側に突出された回転軸２２ｂを軸支する製氷皿ハンドル２４などを備えている。

製氷フレーム２１の天井部には、冷蔵室１１内に備えられた図示しない貯水タンクから図示しない自動給水装置により製氷皿２２に水を供給するための給水口２１ａが開口されている。また、製氷フレーム２１の後部断熱壁１２ｄ付近には、製氷のための冷気を供給する冷気供給口２１ｂが開口され、前部の製氷室扉１２ａとの対向部には、製氷時に前記製氷皿ハンドル２４を固定しておくためのハンドル固定部２１ｃが設けられている。なお、製氷皿２２を洗浄等の目的で取り外すときは、製氷皿ハンドル２４をハンドル固定部２１ｃから引き出すことで、奥側の駆動軸２３ａとの係合が外れ、製氷皿２２と一体で取り外すことができるように構成されている。製氷皿２２の下部には氷ケース３０が設置されている。また、冷気供給口２１ｂに対向する後部断熱壁１２ｄには冷気導入部１２ｅが設けられている。

図３に示すように製氷皿２２における、前記給水口２１ａを通して水が注がれる位置にある氷室２２ａの側壁部には、圧縮ばねなどの弾性部材２５ａの付勢力が加わるように製氷センサである皿温度検知センサ２５が接触している。なお、皿温度検知センサ２５は、製氷フレーム２１に設けられたばね保持部材２５ｂに対して先端部が出入可能に保持されたセンサ保持部材２５ｃの先端部に固定され、センサ保持部材２５ｃの基部と製氷フレーム２１の間に設けられた弾性部材２５ａがセンサ保持部材２５ｃを図の右方向に付勢するように構成されている。

皿温度検知センサ２５は、何れも図示していない圧縮機の運転速度や、各部冷気風路の風量調整装置等、冷蔵庫の運転状態を制御する制御装置（図示省略）に接続されており、皿温度検知センサ２５の検知信号は常時制御装置にて読み込まれている。なお、皿温度検知センサ２５は、つくられた氷を氷ケース３０に落下させるために製氷皿２２が回動され、あるいは洗浄等の目的で製氷皿２２を取り外すとき以外は、常時製氷皿２２に弾性部材２５ａの付勢力で接触されている。

次に、前記のように構成された冷蔵庫の動作について説明する。なお、図４は図１に示された冷蔵庫の製氷時の温度特性例を示すグラフ、図５は図１に示された冷蔵庫の動作例を説明するフローチャート図である。冷蔵庫１０の電源投入後や前回の製氷における離氷の完了後等に、給水装置は制御装置からの制御信号に従い、給水動作を開始する。貯水タンクに水があり、製氷皿２２に水が給水される場合には、皿温度検知センサ２５による検知温度Ｔｉは、図４の実線の曲線で示すように、給水後、製氷皿２２の熱容量や皿温度検知センサ２５の特性等によって決まる、ある遅れ時間をもって上昇する。このとき、検知温度Ｔｉは製氷皿２２内の水温と周囲温度によって決まる温度である。給水前、及び、給水がない場合には検知温度Ｔｉは周囲温度と略一致している。また、製氷皿２２内の水温は製氷の過程で破線の曲線Ｔｗのように変化する。

図示していない制御装置は、給水装置による給水動作の開始時、または給水動作直前の皿温度検知センサ２５の検知温度Ｔｉを給水開始時の温度Ｔｓとして記録する（ＳＴＥＰ１）。そして、判定に用いる温度上昇の閾値Ｔｔｈは、給水開始時の温度Ｔｓが例えば、−１５℃以下の場合には６℃、−１５℃より高く−１０℃以下の場合には４℃、−１０℃より高い場合は２℃というように、給水開始時の温度Ｔｓに対応して予め設定された複数の閾値Ｔｔｈから対応する閾値が参照され決定される（ＳＴＥＰ２）。次に、図示していない自動給水装置により、製氷皿２２に所定量の水を給水する動作が行われる（ＳＴＥＰ３）。

給水動作後は記録された給水開始時の温度Ｔｓと、給水開始後の時間の経過と共に常時検知される検知温度Ｔｉに基づいて、給水直前からの温度上昇値Ｔｒ（Ｔｒ＝Ｔｉ−Ｔｓ）を算出する。そして、温度上昇値Ｔｒが閾値Ｔｔｈを越えたか否かを判定し（ＳＴＥＰ４）、閾値Ｔｔｈを越えた場合には給水が有ったと判定（ＹＥＳの場合）して、瞬時に製氷皿２２への冷気供給量や圧縮機の速度の増加等、所定の時間内に製氷が完了するよう、「製氷中」の運転条件での制御を開始する（ＳＴＥＰ５）。

一方、ＳＴＥＰ４において、温度上昇値Ｔｒが閾値Ｔｔｈ以下の場合（ＮＯの場合）は、検知温度上昇の遅れ等を考慮して予め定められた判定完了時間を経過したか否かを判定する（ＳＴＥＰ６）。ＳＴＥＰ６において、判定完了時間を経過した場合には給水が無かったと判定（ＹＥＳの場合）して、製氷皿への冷気供給を停止し、その分の冷気を他の部屋に供給することで、圧縮機への負荷を低減する「非製氷中」の運転条件とし、消費電力を低下させる（ＳＴＥＰ７）。なお、ＳＴＥＰ６の判定結果がＮＯの場合、ＳＴＥＰ４に戻される。

前記のように構成された実施の形態１においては、例えば、給水時に製氷皿２２周囲の温度が高く皿温度検知センサ２５による検知温度の上昇が小さい場合においても、ＳＴＥＰ２において、閾値Ｔｔｈがそれに応じて小さく設定されるため、給水を正確に検知することができる。また、通常、製氷皿２２周囲の温度が低い場合には、周囲温度の上昇の影響による検知温度の上昇が大きいため従来技術では誤検知となり易いが、この実施の形態１においては、給水直前の温度Ｔｓが低いほど判定に用いる閾値Ｔｔｈが大きくなるように構成されていることにより、周囲温度の上昇による誤検知を回避することができる。

なお、従来は給水時に製氷皿やその周囲の温度が高く、給水される水の温度が低い場合には初期の温度差が小さいため、結果として検知温度の上昇が小さくなり誤検知する可能性があった。また、検知温度の上昇が小さくなることを想定し、温度上昇の判定の閾値を小さくした場合には、給水が無い場合に、周囲温度の上昇により給水が有ったと誤検知してしまう可能性が高くなる。このような誤検知は製氷速度の低下や、消費電力の増大などの冷蔵庫の性能の劣化を生じる問題があった。特に製氷皿の取り外しや、離氷時の製氷皿の回転で、製氷皿と温度センサの接触を一時的に解除する冷蔵庫において、温度センサに対する周囲の温度の影響を抑制する断熱材を配置した場合であっても、断熱材と製氷皿間の氷結を防ぐためにある程度の間隙を取る必要があるため、十分に周囲と断熱することが出来ず、周囲の温度に影響され易いという問題があった。

前記のように、実施の形態１によれば、給水装置による給水開始時の温度（Ｔｓ）と、給水開始後、時間の経過と共に検知される温度（Ｔｉ）を参照して給水の有無を判定するようにしたことにより、従来の諸問題は解決され、製氷皿２２周辺の周囲温度に影響されることなく、正確に給水の有無を検知することができ、給水判定の精度を向上することができる。また、給水判定の精度向上により、冷蔵庫の製氷動作における運転がより適切に行われることにより、エネルギー消費の無駄も削減することができる。
また、給水の有無の判定に、給水開始後の温度上昇値（Ｔｒ＝Ｔｉ−Ｔｓ）と、閾値（Ｔｔｈ）を用い、その閾値（Ｔｔｈ）は、給水開始時の温度（Ｔｓ）が低いほど値が高くなるように、給水開始時の温度（Ｔｓ）に応じて複数設定したので、周囲温度が変化していても給水の有無を正確に検知することができる。

実施の形態２．
図６は本発明の実施の形態２に係る冷蔵庫の製氷室の要部を概念的に示す断面図、図７は図６に示された温度センサの設置部分を拡大して示す要部断面図、図８は図６に示された冷蔵庫の製氷時の温度特性例を示すグラフである。なお、説明の重複を避けるため、各図を通じて同一または相当部材・部分には同一符号を付している。図において、皿温度検知センサ２５の近傍には、該皿温度検知センサ２５とは別に製氷皿２２から離れた位置に周囲温度検知センサ２６が配置されている。この周囲温度検知センサ２６は、冷気供給口２１ｂからの距離、及び高さが皿温度検知センサ２５と、ほぼ同一となる位置に配置され、製氷フレーム２１に設けられたセンサ保持部材２６ａに保持されている。以下詳述する制御動作を除くその他の構成は実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。

なお、この実施の形態２は、製氷室の温度が例えば低下しつつある状況下においても給水の検知を精度よくできるようにしたものである。
図８に示すように、製氷皿２２の周囲温度が、周囲温度検知センサ２６の検知温度Ｔｉ２のように低下しつつある状態において給水が行われると、皿温度検知センサ２５によって検知される温度Ｔｉ１は、周囲温度の低下がない実施の形態１の場合の水温の上昇を示す破線の曲線（Ｔｉ）に比べて、実線の曲線のように低い値で推移する。

本実施の形態２においては、制御装置は給水開始時の温度Ｔｓとして、皿温度検知センサ２５による給水開始時（給水直前）の検知温度Ｔｓ１と、同時刻における周囲温度検知センサ２６の検知温度Ｔｓ２の差分Ｔｓｄ＝Ｔｓ１−Ｔｓ２を用い、給水開始後の温度上昇値Ｔｒとして、皿温度検知センサ２５の検知温度Ｔｉ１と周囲温度検知センサ２６の検知温度Ｔｉ２の差分Ｔｉｄ＝Ｔｉ１−Ｔｉ２を用いる。給水開始時に前記差分Ｔｓｄを記録し、給水動作後はこの差分Ｔｓｄと、皿温度検知センサ２５の検知温度Ｔｉ１と周囲温度検知センサ２６の検知温度Ｔｉ２の差分Ｔｉｄを常時比較し、給水直前からの検知温度の差分に基づく温度上昇値Ｔｒ＝Ｔｉｄ−Ｔｓｄが予め設定された閾値Ｔｔｈを越えた場合には「給水有り」と判定する。一方、温度上昇が閾値以下のまま、予め定められた時間を経過した場合には、「給水無し」と判定する。

図８に示すように周囲温度が低下しつつある場合においては、給水後の皿温度検知センサ２５による検知温度の上昇が小さくなる場合がある。しかし、本実施の形態２の構成によれば、周囲温度検知センサ２６は製氷皿２２から離れて設置されているので、給水された水の温度の影響を受けず、製氷皿２２の周囲の温度変化を検知するため、皿温度検知センサ２５の検知温度との差分を取ることにより、皿温度検知センサ２５の検知温度に対するセンサ周囲の温度変化の影響を更に除くことができ、給水による温度変化をより正確に検知することができる。なお、上記閾値は、皿温度検知センサ２５による検知温度または周囲温度検知センサ２６による検知温度に応じて、実施の形態１と同様に複数設定されるようにしても良い。

また、通常、製氷皿２２周辺では冷気供給口２１ｂに近い位置は温度が低く、また、高さが低い位置の方が温度が低いといった温度分布を有するため、冷気吹き出し位置となる冷気供給口２１ｂから同等の距離、また、皿温度検知センサ２５と同等の高さに周囲温度検知センサ２６を配置することにより、皿温度検知センサ２５に対する周囲温度の変化の影響が抑制され、給水の判定がより正確に行われる。

前記のように実施の形態２によれば、皿温度検知センサ２５の近傍における製氷皿２２から離れた位置に周囲温度検知センサ２６を設け、給水装置による給水開始時の温度Ｔｓとして、皿温度検知センサ２５の検知温度Ｔｓ１と周囲温度検知センサ２６の検知温度Ｔｓ２との差分Ｔｓｄを用い、給水開始後、時間の経過と共に測定される温度Ｔｉとして、皿温度検知センサ２５の検知温度Ｔｉ１と周囲温度検知センサ２６の検知温度Ｔｉ２との差分Ｔｉｄを用いるようにしたので、周囲温度の影響が抑制され、給水判定の精度を向上することができるという実施の形態１の効果に加えた更なる効果が得られる。

また、製氷皿２２と同一室内に設置された第２の温度センサである周囲温度検知センサ２６は、皿温度検知センサ２５と同等の高さに設置されていることにより、周囲温度の影響が抑制され、さらに製氷皿２２周囲の温度分布の影響を抑制でき、給水判定の精度を向上することができる。
また、周囲温度検知センサ２６は、製氷皿２２に対する冷気供給口２１ｂから皿温度検知センサ２５と同等の距離に設置されていることにより、周囲温度の影響が抑制され、さらに製氷皿周囲の温度分布の影響を抑制でき、給水判定の精度を向上することができる。
また、製氷皿２２は着脱、及び回転動作が可能であることで、断熱が困難であるが、上記のような特有の構成により周囲温度の影響が抑制され、給水判定の精度を向上することができる。

なお、実施の形態２では周囲温度が下がりつつある場合について説明したが、逆に周囲温度が上昇しつつある場合でも同様の効果が期待できる。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１２ 製氷室、 １２ａ 製氷室扉、 １２ｂ 上下部断熱壁、 １２ｃ 左右部断熱壁、 １２ｄ 後部断熱壁、 １２ｅ 冷気導入部、 ２０ 自動製氷装置、 ２１ 製氷フレーム、 ２１ａ 給水口、 ２１ｂ 冷気供給口、 ２１ｃ ハンドル固定部、 ２２ 製氷皿、 ２２ａ 氷室、 ２２ｂ 回転軸、 ２３ 駆動部、 ２３ａ 駆動軸、 ２４ 製氷皿ハンドル、 ２５ 皿温度検知センサ、 ２５ａ 弾性部材、 ２５ｂ ばね保持部材、 ２５ｃ センサ保持部材、 ２６ 周囲温度検知センサ、 ２６ａ センサ保持部材、 ３０ 氷ケース。

Claims (6)

1. 製氷皿に自動的に給水する給水装置と、前記製氷皿の温度を検知する皿温度検知センサと、前記皿温度検知センサの検知結果を用いて給水の有無を判定し、その判定結果に応じて運転を制御する制御装置を備えた冷蔵庫であって、前記制御装置は、前記皿温度検知センサによって検知された給水開始時の温度（Ｔｓ）と、給水開始後、時間の経過と共に前記皿温度検知センサによって検知された温度（Ｔｉ）を参照して前記給水の有無を判定するとともに、前記皿温度検知センサの近傍における前記製氷皿から離れた位置に周囲温度検知センサを備え、前記制御装置は、前記給水装置による給水開始時の温度（Ｔｓ）として、前記皿温度検知センサの検知温度（Ｔｓ１）と前記周囲温度検知センサの検知温度（Ｔｓ２）の差を用い、前記給水開始後、時間の経過と共に測定される温度（Ｔｉ）として、前記皿温度検知センサの検知温度（Ｔｉ１）と前記周囲温度検知センサの検知温度（Ｔｉ２）との差を用いることを特徴とする冷蔵庫。
2. 前記周囲温度検知センサを、前記皿温度検知センサと同等の高さに設置したことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
3. 前記周囲温度検知センサを、前記製氷皿に対する冷気供給口から同等の距離に設置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷蔵庫。
4. 前記給水の有無の判定に、給水開始後の温度上昇値（Ｔｒ）（Ｔｒ＝Ｔｉ−Ｔｓ）と、閾値（Ｔｔｈ）が用いられ、該閾値（Ｔｔｈ）は、前記給水開始時の温度（Ｔｓ）に応じて、前記温度（Ｔｓ）が低いほど前記閾値（Ｔｔｈ）が高くなるように複数設定されていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の冷蔵庫。
5. 前記給水開始後、所定時間経過しても前記温度上昇値（Ｔｒ）と前記閾値（Ｔｔｈ）による前記給水「有」の判定ができなかったとき、給水「無」と判定することを特徴とする請求項４記載の冷蔵庫。
6. 前記製氷皿は着脱、及び回転動作が可能であることを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の冷蔵庫。

Images