CN102227601B - 冰箱和压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具备冰箱主体(21)的冰箱(20),其具备:第一检测机构(36、40),其能够检测冰箱(20)周围的外部环境变化;控制机构(54),其控制冰箱主体(21)所具有的电负载部件(28、30、31)的动作,根据来自第一检测机构(36、40)的输出信号,自动地切换到抑制或停止电负载部件(28、30、31)的动作的省电运转。

Description

冰箱和压缩机
技术领域
本发明涉及根据传感器检测的检测量能进行省电运转的冰箱和压缩机。
背景技术
在现有冰箱中,如下所述的冰箱正在成品化,即,在光传感器检测到规定的照度以上的光时,进行通常的运转;在光传感器检测到不足规定的照度的光时,认为使用者就寝而几乎不打开冰箱门,所以进行以低于通常温度的电力运转的省电运转。例如,该省电运转使冷冻室的设定温度上升数℃。
另外,在一部分电灯保持点亮的状态下使用者就寝时,也进行省电运转(例如,参照专利文献1)。
将该冰箱的正面图用图38表示,将电路图的一个例子用图39表示,将使用该电路的冰箱的运转状态的说明图用图40。
在图38中,冰箱300具备冷藏室用门302、蔬菜室用门303、制冰室用门304、切换室用门305和冷冻室用门306。操作部307具备各种操作开关(未图示)、液晶显示部308和光传感器收纳部309。
在光传感器收纳部309,收纳有图39所示的用于检测冰箱周围的照度的光传感器310。光传感器310连接有:电阻311、将输入的模拟电压值转换为数字信号输出的AD转换器312、用于存储来自AD转换器312的信号的存储机构313、用于输入来自AD转换器312的信号且控制压缩机(未图示)等运转的微型计算机314(控制机构、控制机构)。另外,压缩机的运转主要通过冷冻室传感器(未图示)进行ON/OFF控制。
该微型计算机314以如下说明的方式动作(参照图40)。
当按下用于使省电运转能够实现的未图示的开关时,光传感器310检测冰箱的前面侧周围的照度(S1)。然后,运算照度的变化率(S2)。照度的变化率是照度的变化除以其变化的时间而算出的结果。例如,在一秒钟内具有150勒克司(Lx)的变化时,计算出150Lx/秒。而且,将150Lx/秒设定为规定的变化率。但是,可以认为该设定值只要设定在100~200Lx/秒的范围内即可。
运算变化率,且判断该变化率是否为设定值以上即150Lx/秒以上(S3)。其结果是,如果是设定值以上,则进行通常运转(S4),在不是设定值以上的情况下,判断降低率是否为设定值以上(S5)。如果降低率为规定值以上,则进行省电运转(S6),当降低率不是设定值以上时,再次进行S1的照度检测。
另外,将冷冻室的箱内温度控制成达到设定温度(通常为-20℃,设定温度可变更)的运转设为通常运转,将冷冻室的箱内温度控制成达到从设定温度(例如,假设为-20℃)接近室温2℃的温度(-18℃)的运转设为省电运转。因此,该省电运转与通常运转相比,压缩机的运转时间缩短,并且运转停止时间延长,能够比通常运转更省电。
根据这样结构的冰箱,以如下方式动作。例如,晚上11点左右,使用者想要就寝,减少电灯。例如,将三支点亮的每支20W的荧光灯变成一支20W点亮,然后就寝。微型计算机运算此时的照度降低率,由于判断为规定值以上的降低率,因此冰箱开始省电运转。
在这样控制的冰箱中,由于控制成即使在光亮减少时也能够使冰箱进行省电运转,因此能够比通过是规定的照度以上还是不足规定的照度来进行通常运转和省电运转的现有控制更省电。
另外,也存在如下所述的冰箱,即,在门的表面设置光检测元件来检测周围的亮度,较暗时,控制压缩机和风扇电机的转速,进行省电运转(例如,参照专利文献2)。
图41表示专利文献2记载的现有冰箱的侧面图。如图41所示,由冰箱主体401、风扇电机402、逆变器频率控制部403、逆变器主电路部404、压缩机405、贮藏室门407、设置于贮藏室门407的表面的光检测元件406构成。
先行技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2002-107025号公报
专利文献2:日本实开昭62-93671号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是,在专利文献1记载的现有结构中,如果不使省电开关动作,就不进行省电运转。因此,当希望省电时,需要使用者自己动手使省电开关动作,其结果是,存在省电运转很少进行的课题。
另外,在专利文献2记载的结构中,没有能够识别省电运转中的机构。因此,存在如下课题:无法对应于近年来使用者节能意识的高涨通过识别省电运转中而感受到品质的高档。
另外,在装载有一般的通知机构的情况下,存在需要通知所需的电力,省电效果降低的课题。
另外,在专利文献1记载的结构中,在进行省电运转时,压缩机的运转时间比通常运转短,并且运转停止时间长,是能够比通常运转更省电的冰箱。但是,它是着眼于压缩机的运转和停止的时间以图省电的冰箱。因此,在进行从停止时到运转开始的切换时所需的起动时的电力大,所以存在无法实现一定程度以上的省电的课题。
另外,与专利文献1记载的,以一定速度的转速进行运转的压缩机相比,能够进行以能够实现省电运转的多种转速进行驱动的逆变驱动的压缩机也于近年装载于家用冰箱。但是,在该逆变驱动压缩机中,没有设想进行进一步的省电运转。
本发明是为解决上述现有课题而开发的,其目的在于,提供一种在进行省电运转时,通过检测周围环境而自动地进行,不麻烦使用者地自动进行省电运转的冰箱,即,能够自动地实现节能的冰箱。
另外,本发明是为解决上述现有课题而开发的,其目的在于,提供一种以低消耗电力向使用者通知省电运转中的冰箱。
另外,本发明是为解决上述现有课题而开发的,其目的在于,提供一种冰箱,其在冰箱中,通过利用省电型的逆变驱动压缩机进一步进行省电运转,进一步实现节能。
用于解决课题的方法
为了解决上述现有的课题,本发明提供一种冰箱,其具有冰箱主体,所述冰箱的特征在于,包括:第一检测机构,其能够检测所述冰箱周围的外部环境变化;和控制机构,其控制所述冰箱主体所具有的电负载部件的动作,根据来自所述第一检测机构的输出信号,自动地切换到抑制或停止所述电负载部件的动作的省电运转。
由此,能够检测周围环境,并自动地进行省电运转。即,根据本发明的冰箱,不麻烦使用者就能够进行自动省电运转。即,能够自动地实现节能。
发明效果
本发明的冰箱通过检测周围环境而自动地进行省电运转,不会麻烦使用者。即,由于能够自动地实现节能,所以能够提供一种在实际运转中能够进一步实现节能的冰箱。
另外,本发明的冰箱能够以低消耗电力进行向使用者的省电运转通知。
另外,根据本发明,在冰箱实机中,能够实现大幅度的省电,能够提供一种进一步实现了节能的冰箱。
附图说明
图1A是本发明的实施方式1的冰箱的正面图。
图1B是本发明的实施方式1的冰箱的纵截面图。
图2A是本发明的实施方式1的冰箱的操作基板的结构图。
图2B是本发明的实施方式1的另一方式的操作基板的结构图。
图3是表示图2A的A-A截面的图。
图4是本发明的实施方式1的控制方框图。
图5是表示本发明的实施方式1的冰箱的照度检测值和门开关等数据印象的图。
图6是表示本发明的实施方式1的,针对任意一天的过去参照数据的图。
图7是本发明的实施方式1的控制流程图。
图8是本发明的实施方式1的睡眠控制的流程图。
图9是本发明的实施方式1的出行控制的流程图。
图10是本发明的实施方式1的效果印象图。
图11是本发明的实施方式2的控制方框图。
图12是本发明的实施方式2的控制流程图。
图13是本发明的实施方式3的控制流程图。
图14A是表示本发明的实施方式3的除霜周期的多个例子的第一图。
图14B是表示本发明的实施方式3的除霜周期的多个例子的第二图。
图15是本发明的实施方式4的冰箱的正面图。
图16是本发明的实施方式4的冰箱的显示部的结构图。
图17是本发明的实施方式4的冰箱的显示部的详细截面图。
图18是本发明的实施方式4的冰箱的照度传感器和通知LED的光谱图。
图19是表示本发明的实施方式4的冰箱的通知LED的第一控制例的图。
图20是表示本发明的实施方式4的冰箱的通知LED的第二控制例的图。
图21A是本发明的实施方式5的装载于冰箱的压缩机的截面图。
图21B是表示本发明的实施方式5的将压缩机的转速和制冷能力按每气缸容积汇总的结果的图。
图21C是表示本发明的实施方式5的将压缩机的转速和机械损失按每气缸容积汇总的结果的图。
图21D是表示本发明的实施方式5的压缩机的按每气缸容积汇总的制冷能力和COP的关系的图。
图22是表示本发明的实施方式5的,针对任意一天的过去参照数据的图。
图23是本发明的实施方式6的压缩机的截面图。
图24A是本发明的实施方式6的压缩机的曲轴平衡重的立体图。
图24B是本发明的实施方式6的压缩机的曲轴平衡重周围的放大图。
图25A是本发明的实施方式6的压缩机的弹性部件周围的装配图。
图25B是本发明的实施方式6的压缩机的弹性部件周围的截面图。
图26A是本发明的实施方式6的压缩机的从气缸体上面看到的立体图。
图26B是本发明的实施方式6的压缩机的从气缸体的下方侧看到的立体图。
图27A是本发明的实施方式6的压缩机的吸入管周围的俯视截面图。
图27B是本发明的实施方式6的压缩机的吸入管周围的纵截面图。
图28是本发明的实施方式7的压缩机的纵截面图。
图29是本发明的实施方式7的压缩元件的主要部分的纵截面图。
图30(a)~(d)是对本发明的实施方式7的活塞的动作进行说明的示意图。
图31是表示本发明的实施方式8的压缩机的特性的图。
图32是本发明的实施方式8的压缩机所用的活塞周围的元件放大图。
图33是本发明的实施方式8的压缩机所用的活塞的顶面图。
图34是从图33所示的活塞的从B方向看到的正面图。
图35是表示本发明的实施方式8的压缩机所用的活塞的第一其他结构例的顶面图。
图36是从图35所示的活塞的C方向看到的正面图。
图37是表示本实施方式8的密闭型压缩机使用的活塞的第二其他结构例的顶面图。
图38是专利文献1记载的现有冰箱的正面图。
图39是专利文献1记载的现有冰箱的主要部分的电气电路图。
图40是专利文献1记载的现有冰箱的代表性的控制流程图。
图41是专利文献2记载的现有冰箱的侧面图。
具体实施方式
第一发明提供冰箱,其具有冰箱主体,所述冰箱的特征在于,包括:第一检测机构,其能够检测上述冰箱周围的外部环境变化;和控制机构,其控制上述冰箱主体所具有的电负载部件的动作,根据来自上述第一检测机构的输出信号,自动地切换到抑制或停止上述电负载部件的动作的省电运转。
根据该结构,通过检测外部环境自动地进行省电运转,不会麻烦使用者。即,能够自动的实现节能。
第二发明提供一种冰箱,其特征在于:上述控制机构根据来自上述第一检测机构的输出信号,判定使用者的活动状态,当判定上述使用者为非活动状态时,切换到上述省电运转。
根据该结构,能够检测使用者的活动状态,自动地进行省电运转。由此,在各家庭中,在实际的运转中,能够进一步实现节能。
第三发明提供一种冰箱,其特征在于:上述第一检测机构是检测上述冰箱周围的照度的照度传感器。
根据该结构,在深夜等冰箱周围的照度极小时,能够判断为就寝等使用者的活动停止。由此,能够进行以冰箱的门开关等为前提的过冷防止和压缩机的转速抑制等,即使进行省电运转,也能够在冷冻品质上没有问题地进行冷却。
第四发明提供一种冰箱,其特征在于:上述第一检测机构是根据从上述人体发出的红外线的变化量来检测上述冰箱周围的人的活动的人感传感器。
根据该结构,如果某一定期间冰箱周围的红外线的能量没有变化,则能够判断为使用者不在。由此,能够更可靠地掌握冰箱使用环境。其结果是,在使用者不在时,通过进行以冰箱的门开关等为前提的过冷防止和压缩机的转速抑制等,即使进行省电运转,也能够在冷冻品质上没有问题地进行冷却。
第五发明提供一种冰箱,其特征在于:还具有能够检测上述冰箱的箱内环境变化的第二检测机构,上述控制机构根据来自上述第二检测机构的输出信号,自动地切换到上述省电运转。。
根据该结构,通过检测各家庭的使用状况,能够预测门开关少、食品放入少、不在、外出、就寝等。由此,在各家庭中,在实际运转中,能够进一步实现节能。
第六发明提供一种冰箱,其特征在于:上述控制机构根据上述第二检测机构的输出信号,判定使用者的冰箱的使用状态,当判定为非使用状态时,切换到上述省电运转。
根据该结构,使用者的冰箱的使用状态被判断为非使用状态,能够自动地切换到稍降低了冰箱的冷却性能的省电运转。由此,在各家庭中,在实际运转中,能够进一步实现节能。
第七发明提供一种冰箱,其特征在于:上述第二检测机构是检测冰箱的门开关状况的门开关状况检测机构。
根据该结构,以简单的结构就能够判断门开关少,其结果是,能够预测食品放入少或不在、外出、就寝等。
第八发明提供一种冰箱,其特征在于:上述第二检测机构是检测冰箱的箱内温度的箱内温度检测机构。
根据该结构,在夜间,冰箱周围环境温度降低、热负荷降低的情况下,或者,在取出或更换食品时产生的热负荷极少的情况下,冰箱的箱内温度成为稍带过冷倾向的较低的温度设定,所以能够由箱内温度检测机构较高精度地进行使用状况检测。
第九发明提供一种冰箱,其特征在于:还具有储存来自第一检测机构的输出信号和来自第二检测机构的输出信号所示的信息的存储机构,上述控制机构,决定与储存于上述存储机构的信息相应的,作为上述电负载部件的动作的抑制或停止的模式的上述省电运转的模式,并控制上述电负载部件以使上述电负载部件以所决定的模式动作。
根据该结构,通过由存储机构将检测到的信息储存一定期间,能够根据该信息预测该家庭的生活模式。由此,在预测该家庭的活动为就寝或不在时,能够执行过冷抑制和压缩机的转速抑制,以及使其他加热器等电负载部件的运转对该家庭个性化等。其结果是,能够进一步实现节能。
具体而言,作为检测冰箱的箱内环境变化的第二检测机构的一个例子,可以列举识别门开关和冰箱的温度变化等模式的检测机构。利用该检测机构,事前识别负荷高的状态和负荷低的状态,在负荷低的状态即低使用状态下,能够自动地进行一定期间的抑制或停止上述电负载部件的动作的省电运转。
第十发明提供一种冰箱,其特征在于:还具有通知机构,其用于在上述电负载部件进行上述省电运转的情况下,使上述冰箱的使用者认知上述省电运转正在进行。
根据该结构,为了让使用者认知运转状况,而正确地通知冰箱的动作状态。通过该通知,让使用者理解节能的贡献,另外,通过提请使用者具有节能意识,关系到节能相关的使用者的意识提高。
第十一发明提供一种冰箱,其特征在于:上述通知机构具有:在上述省电运转开始之后的规定期间动作的第一通知机构;和经过上述规定期间后动作的第二通知机构。
根据该结构,在开始省电运转时,例如,通过第一通知机构的发光,向使用者进行发光通知,另外,在经过了规定时间以后,例如,通过降低了发光光度的第二通知机构,抑制消耗电力。因此,使用者能够确认为省电运转中,并且能够抑制通知所需的消耗电力。
第十二发明提供一种冰箱,其特征在于:上述冰箱主体具有:具有贮藏室的隔热箱体;开关自如地封闭上述贮藏室的开口的门;构成制冷循环的压缩机;冷凝器;减压器;和蒸发器,上述压缩机是以包含比市用电源的转速低的转速的多个转速驱动的变频电动机,上述控制机构以如下方式控制上述压缩机:(a)在外部气温为25℃附近且没有上述门的开关情况的通常冷却时,上述压缩机在以比上述市用电源的转速低的转速动作的节能模式下动作;(b)仅在因上述门开关或暖气侵入而遭受高负荷的高负荷冷却模式时,上述压缩机在以市用电源的转速以上的转速动作的高负荷冷却模式下动作。
根据该结构,压缩机在作为省电运转的节能模式的基础上,在通常运转时,也通过以比市用电源的转速低的转速进行运转,进一步实现省电,并且仅在遭受高负荷的情况下,将电动元件控制为以市用电源的转速以上的转速进行运转的高负荷冷却模式。这样,在冰箱的全年使用时,通过聚焦于80%以上的通常冷却时和节能模式而使压缩机以低转速旋转,在实际冰箱中,能够实现大幅度的省电,能够提供一种进一步实现了节能冰箱。
第十三发明提供一种压缩机,其装载于冰箱,具有压缩室和在上述压缩室内进行往复运动的活塞,上述压缩机的特征在于:作为通过上述活塞在上述压缩室内进行往复运动而进行压缩动作的空间的容积的气缸容积,是即使在外部气温为25℃附近且没有上述门开关时的通常冷却时,也能够用比上述市用电源的转速低的转速驱动上述压缩机的大小。
该结构着眼于压缩机的气缸容积。具体而言,压缩机在实现了变频方式的节能的基础上,在进行作为省电运转的节能模式下的运转的基础上,采用了较大的气缸容积。由此,能够兼得节能模式下的省电运转和高负荷冷却模式下的高能力冷却两者。
因此,压缩机在作为省电运转的节能模式的基础上,在通常运转时,也通过制成转速成为比市用电源的转速低的转速那样的气缸容积,能够进一步实现省电,并且在遭受高负荷的情况下,通过采用较大的气缸容积,且将电动元件控制为以市用电源的转速以上的转速进行运转的高负荷冷却模式,能够进行高负荷冷却。像这样,能够迅速地从高负荷冷却模式恢复到通常冷却模式。其结果是,在冰箱的全年使用时,通过聚焦于80%以上的通常冷却时和节能模式而使压缩机以低转速旋转,在实际冰箱中,能够实现大幅度的省电,能够提供一种进一步实现了节能冰箱。
第十四发明提供一种压缩机,其装载于冰箱,具有压缩室和在上述压缩室内进行往复运动的活塞,上述压缩机的特征在于:上述活塞的直径比作为上述活塞进行往复运动的距离的行程大。
根据该结构,为了实现节能,在实现了变频方式的节能的基础上,在作为省电运转的节能模式下运转时,通过采用较大的气缸容积而使其以可能的低转速进行运转,由此能够进行省电。另外,在产生了伴随门开关或箱内温度上升而来的高负荷的情况下,通过加大气缸容积而在短时间内进行高转速的运转,能够对应于高负荷。像这样,根据本发明,能够实现在冰箱实机中实现了大幅度省电的压缩机。
另外,如上所述,该结构在具备较大气缸容积的压缩机中,着眼于压缩机的形成气缸容积的活塞的直径与行程的相互关系。具体而言,不是通过加长行程来形成较大的气缸容积,而是通过加大活塞的直径来形成较大的气缸容积。由此,能够实现在以大范围的转速进行运转时也具备高可靠性的压缩机。其结果是,能够兼得节能模式下的省电运转和高负荷冷却模式下的高能力冷却两者。
另外,在遭受高负荷的情况下,通过采用较大的气缸容积,且将电动元件控制为以市用电源的转速以上的转速进行运转的高负荷冷却模式,能够进行高负荷冷却。因此,能够迅速地从高负荷冷却模式恢复到节能模式。
下面,参照附图对本发明的实施方式进行说明。与现有例或上述的实施方式相同的结构,附带同一符号,并省略其详细说明。另外,本发明不受该实施方式限制。
(实施方式1)
图1A是本发明的实施方式1的冰箱的正面图。图1B是本发明的实施方式1的冰箱的截面图。图2A是本发明的实施方式1的冰箱的操作基板的结构图。图2B是本发明的实施方式1的冰箱的另一形式的操作基板的结构图。
图3是表示图2A的A-A截面的图。图4是控制方框图。图5是表示本发明的实施方式1的冰箱的照度检测值和门开关等数据印象的图。
图6是表示本发明的实施方式1的,针对任意一天的过去参照数据的图,图7是实施方式1的控制流程图。图8是实施方式1的,睡眠控制的流程图。图9是实施方式1的,出行控制的流程图。图10是实施方式1的效果印象图。
如图1A所示,实施方式1的冰箱20具备冰箱主体21。在冰箱主体21从上向下依次布置有如下贮藏室:冷藏室22、制冰室23、切换室24、冷冻室25、蔬菜室26。在最上部的贮藏室即冷藏室22的冷藏室门22a的中央部附近配置有操作部27,在操作部27的内部构成有操作基板27a。
在操作基板27a的垂直轴延长线上且在上方,设置有有检测照度的照度传感器36,以作为能够检测作为冰箱20周围的外部环境的设置环境的变化的第一检测机构。照度传感器36能够通过使用以光电二极管和光电晶体管为基本元件的光传感器具体地构成。
像这样,使用照度传感器36作为能够检测冰箱20的设置环境的变化的第一检测机构的情况,通过检测设有冰箱20的居住空间是明还是暗,能够判断主要是判定为使用者活动可能性高的活动状态的昼间,还是判定为使用者活动可能性低的活动状态的夜间。
另外,在设置有冰箱20的厨房等是没有窗户的空间的情况下,可以认为使用者的活动时段与室内照明设备的照射大体上连动。
另外,在操作基板27a配置有用于进行各室的箱内温度设定以及制冰和速冷等设定的操作开关37、显示由操作开关37设定的状态的显示灯38,而且还配置有使用LED等的通知机构39,该LED通过照度传感器36的检测,来通知冰箱20的运转状态可变。
另外,作为第一检测机构的另一方式,也可以在操作基板27a的中央更下部配置有人感传感器40。例如,通过由人感传感器40检测人体辐射的红外线量的变化,能够判断冰箱20周围是否有人。
像这样,在使用人感传感器40作为能够检测冰箱20的设置环境变化的第一检测机构的情况下,能够判断识别使用者在实际设置有冰箱20的周围活动与否的活动状态。
然后,在照度传感器36的前方,配置有为用照度传感器36检测冰箱20的外部环境即设置环境的光而将操作部罩的一部分大致透明化的照度传感器罩41。另外,在通知机构39即LED的前面,配置有用于使发出的光透过的LED罩42。这些罩(41和42)配置于操作基板罩43。
另外,虽然未图示,但与照度传感器36和LED同样地,在具备人感传感器40的情况下,在人感传感器40的前面也配置有人感传感器罩。
另外,门的布局只是一个代表,并不局限于该布局。
关于如上所述结构的冰箱20,下面对其动作、作用进行说明。
在图1B中,作为冰箱20的冰箱主体21的隔热箱体主要由使用钢板的外箱、由ABS等树脂成型的内箱、发泡充填于外箱和内箱之间的空间的硬质发泡聚氨酯等发泡隔热材料构成,与周围隔热,通过隔壁,被隔热区划成多个贮藏室。
在隔热箱体的最上部设有冷藏室22,在其冷藏室22的下部横向并列地设有切换室24和制冰室23,在该切换室24和制冰室23的下部配置有冷冻室25。然后,在最下部配置有蔬菜室26,在各贮藏室的前面,为了与外部大气区划,分别在冰箱主体21的前面开口部构成有门。
冷藏室22为了进行冷藏保存,以不冰冻的温度为下限,通常设为1℃~5℃,最下部的蔬菜室26设定为与冷藏室22同等温度或稍高温度的2℃~7℃。另外,冷冻室25设定为冷冻温度带,为了进行冷冻保存,通常设定为-22℃~-15℃。冷冻室25为了提高冷冻保存状态,有时也设定为例如-30℃或-25℃的低温。
切换室24除设定为1℃~5℃的“冷藏”、设定为2℃~7℃的“蔬菜”、通常设定为-22℃~-15℃的“冷冻”等温度带以外,还能够切换到预先设定在从冷藏温度带到冷冻温度带之间的温度带。切换室24是并列设置于制冰室23的具备独立门的贮藏室,大多具备抽屉式的门。
另外,在本实施方式中,将切换室24设为包括冷藏和冷冻温度带的贮藏室。但是,冷藏也可以委托给冷藏室22和蔬菜室26,冷冻也可以委托给冷冻室25,而将切换室24设为专门用来仅进行冷藏和冷冻中间的上述温度带的切换的贮藏室。另外,切换室24也可以为固定于特定温度带的贮藏室,例如,随着近年来冷冻食品的需求越来越多,也可以为固定于冷冻的贮藏室。
制冰室23用从冷藏室22内的贮水罐(未图示)送来的水且用设置于室内上部的自动制冰机(未图示)来制冰,贮藏在配置于室内下部的贮冰容器(未图示)。
隔热箱体的顶面部为面向冰箱20的背面方向阶梯状地设有凹部的形状。在该阶梯状的凹部形成有机械室,在机械室收纳有压缩机28、进行水分除去的干燥机(未图示)等制冷循环的高压侧构成部件。即,配设压缩机28的机械室,侵入冷藏室22内的最上部的后方区域而形成。
另外,本实施方式的,下述的发明的主要部分相关的事项也能够应用于现有普通的冰箱即在隔热箱体最下部的贮藏室后方区域设置机械室从而配置压缩机28的形式的冰箱。
在冷冻室25的背面设有生成冷气的冷却室29,与风道进行了区划。在冷却室29与各贮藏室之间,构成有向具有隔热性的各室输送冷气的输送风道,和为与各贮藏室进行隔热区划而构成的内面隔壁。另外,具备用于将冷冻室喷出风道与冷却室29隔开的隔板。在冷却室29内配置有冷却器30,在冷却器30的上部空间,配置有通过强制对流方式将由冷却器30冷却的冷气送到冷藏室22、切换室24、制冰室23、蔬菜室26、冷冻室25的冷却风扇31。
另外,冷却器30具有作为构成制冷循环的一部分的蒸发器的功能。另外,通过依次连接压缩机28、未图示的冷凝器和减压器以及冷却器30,形成一连串的制冷剂流道,由此构成冰箱20的制冷循环。
另外,在冷却器30的下部空间,设有用于除去冷却时附着于冷却器30和其周围的霜和冰的玻璃管制的辐射加热器32。另外,在其下部构成有用于接收除霜时产生的除霜水的排水盘,和从其最深部贯通于箱外的排水管,在其下游侧的箱外配置有蒸发皿。
在现有冰箱中,无论昼夜,都进行满足规定的温度设定的温度控制。但是,夜间,由于因冰箱的周围环境温度降低而热负荷低,或者,由于取出或更换食品时产生的热负荷极小,所以冰箱的箱内温度成为稍有过冷倾向的温度设定。
另外,使用现有的光传感器的节能机构也如此,如果不通过使用者有意识地按下写有“省电运转”等的专用按钮而使功能发挥作用,就得不到节能效果。另外,在使用者有意识地使省电运转功能发挥作用的情况下,当解除其省电运转时,也需要使用者有意识地进行按钮操作。因此,忘记解除就会保持设定温度变高的状态,食品的保存状态可能变差。
本发明提供一种不用按下专用按钮而是通过自动功能即自动切换到省电运转来实现节能的冰箱。
在本实施方式中,通过安装于冰箱主体21的前面的照度传感器36,检测日光照射或室内照明设备的照射实现的冰箱20周围的照度水平。
因此,将检测到的照度水平输入到控制机构54。控制机构54如果所输入的照度水平在一定期间内连续地比预先决定的规定值即判断使用者的活动状态的活动判定值小,则判断为夜间或没有人活动的状态,如果各贮藏室的贮藏温度(例如,冷藏室为5℃,冷冻室为-18度以下等)为适当值以下,则会自动切换到冰箱的冷却性能稍有下降的省电运转。像这样,照度传感器36作为检测冰箱20的外部环境变化的第一检测机构发挥功能,间接地判断使用者的活动状态。
而且,在照度水平比规定值即活动判定值大时,即,在认为是使用者的活动时间的,冰箱20的周围明亮时,控制机构54积极地判断为是使用者活动的活动状态,解除省电运转,将运转恢复到通常运转。
但是,为了将从屋外瞬间发出的光,例如汽车等照明的检测等除外,装设有防止这种由干扰光造成的恢复到通常运转的结构即防干扰机构。
具体而言,作为防干扰机构,设置如下功能,在实际使用上谋求进一步节能时,也是有效的,即,仅在维持持续了一定期间的照度水平的情况,换言之在大于活动判定值的照度水平持续了一定时间的情况下,解除省电运转。
像这样,在使用照度传感器36作为能够检测冰箱的设置环境变化的第一检测机构的情况下,能够检测设置有冰箱的周围是亮还是暗。因此能够判断,主要是使用者活动的可能性高的昼间,还是夜间。
另外,在设有冰箱20的厨房等为没有窗户的空间的情况下,可以认为使用者的活动时段与室内照明设备的照射大体上连动,所以能够更没有浪费地实现节能。
由此,在检测到大于活动判定值的照度水平的,认为是使用者的活动时间的周围明亮时,积极地判断为是使用者正在活动的活动状态,解除省电运转,进行通常运转的冷却。其结果是,由于间接地检测到了易引起门开关的情况而进行充分的冷却,所以即使在存在门开关的情况下,也能够保持食品的保存性。
如果将本实施方式的冰箱20与像手动设定省电运转那种现有冰箱相比,则在现有冰箱中,当使用者未有意识地进行按钮操作时,不能解除省电运转,所以设定温度维持较高的状态而不能进行充分冷却的状态下存在门开关的情况,由箱内温度急剧上升而使食品的温度上升,保存状态变差。
但是,在本发明的本实施方式的冰箱20中,由于在认为是使用者的活动时间的,周围明亮时,解除省电运转,进行通常运转下的冷却,间接地检测或预测易引起门开关的情况,从而在事前进行充分的冷却,所以即使在具有门开关的情况下,也能够保持食品的保存性。
另外,作为第一检测机构的另一方式,利用人感传感器40,也能够设定省电运转。
具体而言,在人进行生活活动的情况下,会从人体辐射红外线。于是,通过在冰箱20上在门表面设置能够检测其红外线的红外线传感器等人感传感器40,能够检测其生活空间的活动状况。
例如,在早、晚用餐及其准备时间,人在包含冰箱20的生活空间内,所以通过人感传感器40能够检测。另外,外出和深夜等,人不在冰箱20附近活动,通过人感传感器40,能够检测到人的不在。利用这些检测,在人不在的状态持续了某一定期间的情况下,进入省电运转,在人感传感器40的检测检测到在家且其持续了一定期间的情况下,解除省电运转。由此,可在保持使用时的冷却性能的状态下实现省电。
另外,冰箱20在也设想厨房位于窗户多且日照良好的场所的情况和即使是夜间也因某些理由进行室内照明设备的照射的情况等下,优选通过除具备用于移至省电运转的,能够检测冰箱20的设置环境变化的第一检测机构即照度传感器36以外,还具备检测冰箱的箱内环境变化的第二检测机构,能够间接地检测实际的冰箱20的使用状况。
在使用这种照度传感器36作为第一检测机构时,设想厨房位于窗户多且日照良好的场所的情况和即使是夜间也因某些理由进行室内照明设备的照射的情况。在该设想下,在用第一检测机构在冰箱20的设置环境中检测到活动状态的情况下,也通过用第二检测机构检测箱内环境的变化,来判定冰箱的使用状态,如果是不太使用的低使用状态,就优选仅基于第二检测机构的检测结果,进入省电运转。
在这种情况下,以如下方式进行控制:例如,与用第一检测机构判断为低活动状态的情况相比,在用第一检测机构判断为活动状态的情况下,以第二检测机构的使用判定值为稍严密的条件,在可靠地确认了非使用状态之后,切换到省电运转。
所谓该严密条件,例如,与低活动状态的判定条件相比,活动状态的判定条件是延长判定使用判定值的时间的,使冰箱的箱内环境的变动幅度取更小值的条件。
例如,通过将第一检测机构的输出信号作为用于变更第二检测机构的使用判定值的信息来利用,用第一检测机构的输出信号和第二检测机构的输出信号双方,来判定是否向省电运转切换。
作为能够检测该冰箱20的箱内环境变动的第二检测机构,可以考虑作为冰箱的门开关状况检测机构的门SW51、作为检测冰箱20的各贮藏室温度的箱内温度检测机构的箱内温度传感器53和作为检测冰箱20的设定温度的设定温度检测机构等。
在使用作为冰箱20的门开关状况检测机构的门SW51作为第二检测机构的情况下,将由门SW51的输出信号构成的检测结果输入到控制机构54,在作为预先决定的使用判定值的一定期间(例如,三个小时)内没有门开关的情况下,控制机构54判断为使用者的冰箱的使用状态为非使用状态,自动地切换到稍降低了冰箱的冷却性能的省电运转。
此时,由此作为箱内环境的变化,检测门开关的有无,所以能够直接地检测门开关这种使用者的使用状态,可以说是有效的检测机构。但是,一般来说并不一定在冰箱的所有门上都具备作为门开关状况检测机构的门SW,所以在这种情况下,优选并用下面说明的箱内温度检测机构和设定温度检测机构,来可靠地掌握箱内环境的变化。
接着,在将作为检测冰箱20的各贮藏室的温度的箱内温度检测机构的箱内温度传感器53作为第二检测机构来使用的情况下,将由箱内温度传感器53的输出信号构成的检测结果输入到控制机构54,在未上升到预先决定的使用判定值以上的箱内温度的情况下,控制机构54判断为低使用状态。换言之,判断为使用者的冰箱的使用状态为非使用状态,自动地切换到稍降低了冰箱的冷却性能的省电运转。
该非使用状态的判断,是通过用第二检测机构的输出信号检测到的箱内温度,基于起因于如下使用状态判定的冰箱20的使用状态的间接判断:箱内温度稳定的状态,是既没有门开关等造成的暖气侵入,也没有起因于冷却器30的冷冻系统的温度变动的稳定的状态。
另外,将检测冰箱20的各贮藏室的温度的箱内温度检测机构作为第一检测机构来使用的情况,将预先设定的活动判定值设为一定幅度以上的温度变动幅度。即,在没有一定幅度以上的温度变动的情况下,能够通过间接地检测作为冰箱的周围环境的变化之一的外部气温的温度变化也小,来进行冰箱的周围环境的变化的间接检测。
另外,作为能够间接地检测冰箱20的使用状况的第二检测机构,设想利用检测冰箱的设定温度的设定温度检测机构的情况。在这种情况下,例如,在使用者积极地意图冷却贮藏室,将贮藏室的设定温度设定为“强”冷却模式的情况下,判断为是使用者主动地使用冰箱20的使用状态。
在这种情况下,例如,即使在达到了由作为第一检测机构的照度传感器36或人感传感器40移至省电运转的条件的情况下,也优先判断为第二检测机构的使用状态,控制机构54通过进行不移至省电运转的控制,能够进一步实现希望进行主动冷却这种遵循使用者意图的冷却。
根据该结构,能够通过间接地判断使用者是否要通过设定温度积极地冷却,来检测使用状况。例如,在设定温度选自强、中、弱等三种的情况下,当使用者选择了大于中间的强时,反映使用者要积极地冷却的意图,控制成不进行省电运转也是有效的。
另外,当贮藏室的设定温度设定为“弱”冷却模式时,为了进一步进行省电,也能够使贮藏室的设定温度上升。但是,会给贮藏室内的冷却性能带来影响,有可能关系到制冷迟钝等品质不良,所以作为用于确保品质的保鲜控制,能够判断为不实施省电运转。
像这样,通过利用第一检测机构和第二检测机构双方,确认冰箱的设置环境和使用状况而移至省电运转,能够提供一种在实际使用上无损于使用者的使用方便性且实现了有效节能的冰箱。
另外,在这种自动地进行省电运转的基础上,接着,通过具备存储第一检测机构和第二检测机构的输出信号的存储机构55,进行具备定制了各家庭的使用状态的学习功能的省电运转,下面对这样的发明进行说明。
在存储第一检测机构和第二检测机构的输出信号所示的信息的存储机构55内,将这些信息储存一定期间(例如,三周)。控制机构54根据储存于存储机构55的信息,决定作为压缩机28等电负载部件的动作的抑制或停止的模式的上述省电运转的模式,存储于存储机构55。即,存储机构55将某一定模式的生活式样作为学习功能记录,通过基于该学习功能的预测,决定省电运转的模式。控制机构54根据决定的模式,进行自动地抑制或停止作为电负载部件的压缩机28、冷却风扇31、温度补偿用加热器56、箱内照明57等的动作的省电运转。
即,通过将第一检测机构和第二检测机构的输出信号所示的信息在存储机构55内储存一定期间,根据该信息,预测该家庭生活模式。由此,将该家庭活动预测为就寝和不在的时段判定为低活动状态和低使用状态,一到该时段,就自动地切换到省电运转。
通过这样的方式,能够实行过冷抑制和压缩机28的转速抑制,以及使其他加热器等电负载部件的运转对其家庭适合化等,能够精度良好地进行自动省电运转,所以能够进一步实现节能。
另外,可以认为信息的储存期间越长,越能储存其生活模式,其精度越高。但是,在这种情况下,控制也变得复杂,另外,也更需要存储容量,由成本上升和控制复杂化造成的缺陷的发生等,对品质产生不安。另外,在具有四季变化的日本这样的国家,由于生活模式随季节的变化而变化,所以通过长期间的储存来提高掌握生活模式的精度并不能一概而论。
在本实施方式中,设定认为较适当的储存期间的三周的数据储存,简化控制,并且在生活模式上发生了变化的情况下,也能适当地掌握生活模式。
具体而言,在将能够检测冰箱20的设置环境变化的第一检测机构的检测信号进行存储的情况下,将三周时间的由过去的照度传感器36检测到的照度水平,或人感传感器40的检测水平划分为某时间单位,存储于存储机构55。控制机构54对所存储的信息进行模式判別,对于在一天的活动时间中判别为人的活动没有达到一定期间的时段,判定为低活动状态的时段,自动地切换到稍降低了冰箱的冷却性能的省电运转。
但是,控制机构54优选具备如下的修正功能,即,关于能够检测冰箱20的设置环境变化的第一检测机构,在通过存储机构55的判別进入了省电运转的情况下,经过其后某一定期间,在实际的照度传感器36或人感传感器40的检测水平高时,解除省电运转,恢复到通常运转,通过具备该修正功能,即使在进行脱离了日常生活模式的生活的情况下,也能维持冰箱的冷却性能。
另外,设想照度传感器36或人感传感器40的输出值在某一定期间,例如一周内持续可以认为是断路或短路的输出值(在输出值的最大值为5V的情况下,输出值为0V或5V的情况等)的情况。在这种情况下,将之作为照度传感器36或人感传感器40等能够检测冰箱20的设置环境变化的第一检测机构的异常进行处理。具体而言,作为用于确保冷藏品质的保鲜控制,进行通常冷却运转,存储异常状态,不移至省电运转。但是,此后,在照度传感器36或人感传感器40的输出值正常变化的情况下,能够立刻解除异常,进入省电运转。
另外,将能够间接地检测冰箱20的使用状况的第二检测机构的检测结果进行存储的方法,可以说是比预测该家庭生活模式更直接有效的方法。
具体而言,在将冰箱的门开关状况检测机构(门SW51)用作第二检测机构的情况下,将作为第二检测机构的门开关状况检测机构的检测结果划分为某时间单位(例如,60分钟单位),然后将每单位时间的门开关数存储于存储机构55。控制机构54利用所存储的这些过去数据,将当天的活动时间中判别为没有门开关或门开关次数少的时段,即判别为小于预先决定的规定值的时段作为低使用时段,存储于例如存储机构55,对于低使用时段,切换到稍降低了冰箱20的冷却性能的省电运转。
另外,同样地,在将作为检测冰箱20的各贮藏室的温度的箱内温度检测机构的箱内温度传感器53用作第二检测机构的情况下,由箱内温度传感器53检测各贮藏室的温度,将是否冷却到规定温度以下划分为某时间单位,存储于存储机构。控制机构54对于在一天的活动时间中判別为充分冷却了贮藏室的时段,也同样地将之作为低使用时间存储于例如存储机构55,关于该低使用时间,一到该时段,就自动地切换到稍降低了冰箱的冷却性能的省电运转。
像这样,将过去的照度、门开关、箱内温度划分为某时间单位,存储于存储机构55,利用这些数据判别生活模式,由此能够预测和控制冰箱的运转。
利用图4的控制方框图对这些数据进行说明。
通过冰箱20的设置环境及其使用,本发明的冰箱利用作为第一检测机构的照度传感器36,检测冰箱20的前面周围的明暗,输出到控制机构54,进一步,将该数据存储于存储机构55。
同样地,通过作为门开关检测机构的门SW51的输出信号,将门开关数和门开关时间输入到存储机构55,该门开关检测机构是作为通过检测冷藏室门22a和其他门的开关状态能够检测冰箱20的使用状况的第二检测机构。另外,也将由冰箱20的外壳所具备的外部气温传感器、各箱内温度传感器检测到的温度数据等,输入到存储机构55。
每过一定期间取出这些数据,由控制机构54设定运转模式,使作为电负载部件的压缩机28、冷却风扇31、温度补偿用加热器56、各贮藏室的温度设定自动变化。在此,将由作为第一检测机构的照度传感器36判断为例如使用者不活动的深夜的深夜判定值设为5Lx,当照度不足5Lx时,检测为深夜,通过检测为深夜,判定为是使用者活动少的低活动状态。
另外,在进行作为第二检测机构的箱内温度传感器53的检测时,先设定规定的温度作为使用判定值,在由箱内温度传感器53检测为冷却到设定的规定温度以下时,关于使用者的使用状况,也判断为低使用状态,将该低使用状态的时段判定为低使用时间。
通过判定这些低活动状态和低使用状态,且由控制机构54切换到省电运转,自动地移至压缩机28的转速抑制和防止过冷运转等省电运转,使通知机构39即LED在一定期间点亮或闪烁。
接着,利用图5对冰箱20的照度检测值和门开关数据等印象进行说明。
如图5所示,例如,考虑一小时为一个区间,存储其间的平均照度、箱内温度和门开关数。在图5的情况下,涂白表示没有门开关的期间,点稀疏的地方表示门开关至少为N次以上(例如,一次)的期间,点稠密的地方表示照度传感器36的检测结果不足规定值(例如,不足5Lx)的期间。
另外,如果用24区间总括这些期间,则相当于一天,另外,如果用168区间总括,则相当于一周(7天)。
因而,例如,某天的一周前的数据能够简单地抽取,另外,两周前、三周前的数据也能够容易地抽取。
在一般的家庭中,一天中多进行某一定模式的生活,另外,以一周为单位,在一周的同一天中,也多进行某一定模式的生活。考虑这些而实施冰箱20的冷却运转是非常有效的,且关系到省电。
另外,数据的覆写优选以一区间的时间(单位时间:例如60分钟)来更新。但是,也能够以一天为单位,或以一周为单位来更新。
接着,用图6对针对任意一天的过去参照数据的思路进行说明。
另外,在图6(A)和图6(B)中,带斜线的区间表示冰箱20的使用者不在的区间。
抽取该日的一周前、二周前、三周前的数据。例如,如果三周的时间中2/3以上的时间都不在,则控制机构54判定为低使用状态。图6(A)的情况,控制机构54将“无使用判定”的带右斜线的区间判定为不在,进行省电运转。但是,由于不在的最后一小时被认为是从省电运转向通常运转的过渡时间,所以实际上,省电运转在不在期间的一小时前就结束了,通过向通常运转切换,恢复到通常冷却性能。
另外,图6(B)所示的使用状态的情况也进行同样的控制。
但是,在不在时间较短的情况(一小时或二小时)下,不能将其与不在时间同等对待。这是因为,一般来说,冰箱的冷却系统的稳定、温度变化需要时间,随着短时间内急剧的温度变动,反而增加电力的可能。
接着,用图7~图9的控制流程图对这些动作的详细情况进行说明。
另外,控制机构54进行冰箱20的各构成元件的动作控制和信息处理。
在冰箱中,当在S101中接通电源时,在S102中,将用于计量一定间隔A的定时器T起动,在S103中,使用于进行通常冰箱动作的主控制流程开始。此时,在S104中,通过作为门开关检测机构的门SW51的输出信号,如果存在门开关,则在S105中,计数门开关数M。
接着,在S106中,如果照度传感器36的检测结果为例如作为活动判定值设定的5Lx以上的照度,则持续通常的运转。另外,在检测到照度传感器36的检测结果不足作为活动判定值的5Lx时,且,如S107、S108、S109所示,在照度传感器36的检测结果连续5分钟以上不足5Lx时,而且在用箱内温度传感器53检测到贮藏室温度冷却到规定温度以下时,进而在用门SW51检测到过去10分钟没有门开关时,移至作为省电运转的一种的睡眠控制(S110)。
然后,在S111中,如果定时器T达到一定间隔A,则计算出直到此时的门开关数或门开关时间和平均照度,在S112中,存储于存储机构55。
然后,将门开关数和照度数据等初始化(S113),重复测定且更新接着的例如一小时的门开关数和照度。
接着,对图8所示的睡眠控制进行说明。
在S110中,移至睡眠控制。在这种情况下,使用者的状态能够预测为就寝,门开关引起的冰箱20的负荷能够预测为与通常相比极小。另外,能够预测长时间例如三小时以后,其状态为持续,由此能够实施省电运转。
具体而言,由于食品的放入负荷和门开关负荷小,所以如图8的S121所述,冰箱20的箱内温度设定能够为高1℃~2℃程度的设定,另外,通过使被称为箱内差异放大的箱内温度变化变缓慢,产生节能效果。另外,此时,通过进行使压缩机28和冷却风扇31低速运转那样的省电运转,能够实现节能效果,并且实现静音化。另外,通过使箱内温度调节设定上升,也能够降低温度补偿用加热器的输入。
接着,只要S122中的门开关检测和S124的照度检测,以及S126的箱内温度检测没有变动,就维持该运转状态。
上述中只要一个有变动,就进行运转状态的维持判別。
具体而言,当S122中检测到门开关的情况时,移至S123;如果判定为门开关数是事先设定的N1次以上,则如S127所述,解除睡眠控制,移至通常控制。同样地,当S124中照度传感器36检测到在作为活动判定值的5Lx以上时,移至S125,另外,在照度传感器36连续5分钟以上都检测到10Lx以上的情况下,移至S127,解除睡眠控制。
另外,在箱内温度上升到规定值以上时,或者,在进行了需要改变箱内温度设定的,快速制冰或速冻、速冷那样的设定时,也判断为使用者主动使用的使用状态,解除睡眠控制。
另外,如果照度传感器36的输出值持续某一定期间,例如一周的可以认为是断路或短路那样的输出值(0V或5V等),则作为照度传感器36的异常进行处理。具体而言,进行通常冷却运转,存储异常状态,不移至省电运转。但是,接着,当照度传感器36的输出值变成正常时,能够立刻解除异常,进入省电运转。
接着,对图9所示的出行控制进行说明。
将S103隔开执行中的一定间隔,例如,24小时或每一除霜周期,都在S140中,进行出行控制判定。
首先,利用S141的存储于存储机构55的表示过去三周时间的门开关数、照度和箱内温度的数据,在S142以后,进行判定。
例如,在S143中,关于过去三周,如果在同一时段连续三小时以上没有门开关的状态持续2/3以上,则推定该家庭的生活模式为例如因双职工等而白天不在的状态。此时,为了检测冰箱20的使用状况,在S144中,确认各贮藏室的冷却是否充分,以及,在S145中,确认过去10分钟有没有门开关。如果在S144和S145中都是“是”(Y),则进入S146的出行控制,如S147所述,实施省电运转。但是,出行控制与睡眠控制不同,也设想昼间的情况,所以与睡眠控制相比,更要抑制温度上升幅度。例如,将温度上升幅度抑制到0.5℃~1℃。
像这样,在出行控制中,不考虑照度传感器36的检测结果,用掌握使用状况的第二检测机构,判断是否切换到省电运转,其他进行与睡眠控制大致同等的控制。
另外,在因某些主要原因而从不在判定解除了省电运转的情况下,在S148的通常控制中,必须使通常冷却运转持续一定期间(例如两小时或直到压缩机28停止)。因而,此期间不移至照度传感器36等的睡眠控制。
另外,在因打雷和迁居等而断开供给到冰箱20的电力,电源变为复位状态时,推测存储的模式失常。在这种情况下,将作为异常状态存储的数据全部复位,作为用于确保冷藏品质的保鲜控制再次从初始开始存储。
但是,在设置有接收某特定的标准电波能够掌握当前的日期时间的接收部作为第一检测机构的冰箱20中,无需通过考虑存储方法来进行数据的复位。
因而,当实施这些节能控制时,成为如图10所示的温度变化。即,在冰箱20中,通过进行自动的省电运转,能够实现大幅度的节能。
另外,在进入了省电运转的情况下,通过进行作为通知机构39的例如LED的点亮,将该状况通知给使用者。由此,环境意识高的使用者能够感觉到节能,能够体现高品质。
具体而言,在进入了省电运转的情况下,将作为通知机构39的LED以视觉能够判断的水平向生活者点亮。但是,在LED的点亮中也为了实现节能,接着,经过一定期间后(例如,5分钟后),通过降低该点亮水平(具体而言,向LED的供给电压和Duty(占空比)),降低LED的照度,能够实现进一步的省电。
另外,作为另一方式,在进入了省电运转的情况下,使作为通知机构39的LED闪烁,也能够进一步使生活者的视觉感受到。此时,也在经过一定期间后,通过恢复点亮,进一步降低照度,能够实现进一步的省电。
另外,作为另一方式,通过利用音响等作为通知机构39,也能够使使用者的听觉感受到。
另外,当照度传感器36的受光面即照度传感器罩41被某物遮挡时,不能实现正确的照度检测,不能进行向省电运转的切换、向通常运转的恢复。
一般来说,作为遮光的主要原因,能够考虑在冷藏室门22a的表面粘贴纸面等。但是,在本实施方式中,粘贴的可能性非常低,由于在操作基板27a的垂直轴上的上方设置有照度传感器36,所以不会进行错误的照度检测。
另外,虽然未图示,通过在照度传感器36附近记载通知其存在的通知机构39和ECO等的标识,能够引起使用者注意,由此,能够进一步防止在冷藏室门22a面上粘贴纸面等的障碍物。
如上所述,在本实施方式中,具备:冰箱主体21;能够判別冰箱20的设置环境变化或冰箱20周围的人的活动的第一检测机构;能够检测冰箱的使用状况的第二检测机构;存储这些检测机构的输出信号的存储机构55;和根据存储于上述存储机构55的信息来控制冰箱20的电负载部件的动作的控制机构54。
另外,通过利用存储于存储机构55的信息判别该家庭的使用模式,预测门开关少、食品放入少、不在、外出和就寝等的期间,在这些期间,自动地至少抑制或停止上述电负载部件的动作,不麻烦使用者就能够实现节能。另外,通过LED等通知机构,能够让使用者看到冰箱20正在进行省电运转,因此能够通知节能性。
另外,在本实施方式中,通过将第一检测机构设为照度传感器36,用照度传感器36检测的照度变化,预测生活者的生活模式。例如,在照度检测值持续不足极小值例如5Lx一定期间以上的情况下,推定为使用者已经就寝,此后,预测为冰箱使用的频度极小,所以通过压缩机28的转速提高的抑制和箱内温度设定的变更,移至省电运转。接着,通过在照度低的状态持续期间将省电运转进行到进行下一次门开关,能够实现节能。
另外,在本实施方式中,通过将第一检测机构设为人感传感器40来检测从人体发出的红外线的能量变化,可知冰箱20周围的人的活动。因此,如果判定为不在和就寝等人在一定期间内不在冰箱20附近,则不论深夜、白天,都通过压缩机28的转速提高的抑制和箱内温度设定的变更,移至省电运转。接着,通过在照度低的状态持续期间将省电运转进行到进行下一次门开关,能够实现节能。
另外,在本实施方式中,第一检测机构设为照度传感器36或人感传感器40,但也可以是正确地标有时刻的标准电波的接收机构。在这种情况下,由于能够自动且正确地掌握日期时间,所以能够实现匹配各季节的温度调节设定,另外,在冬季等湿度低时,由于能够降低温度补偿用加热器等的输入,所以能够进一步实现节能。
另外,在本实施方式中,通过在存储第一检测机构和第二检测机构的输出信号所示的信息的存储机构55中将这些信息储存一定期间,决定某一定模式的省电运转。但是,为了更正确地掌握使用者的生活模式,例如,也能够通过存储机构55,按照每一周的七天,区分存储。由此,能够边进行星期管理,边高精度地掌握使用者家庭中的生活模式。
关于该星期管理,不是具体地判别星期几,而是判别每七天的重复数据,由此能够预测一周任意一天对应的模式。
所谓星期管理,例如,在确认该单位时间的数据的过去记录时,控制机构54基于一天24小时,确认某时刻的7天前、14天前、21天前这种7的倍数的一天的同一时段的数据。另外,进行如下所述的管理:通过将该确认的各数据与预先决定的使用判定值相比较,当判断为低活动状态或低使用状态时,自动地移至省电运转。
像这样,通过从存储机构55中抽取判別一周的同一天的同一时段的数据而确定省电运转,能够根据各家庭的生活模式,进行极其细致的定制的自动省电运转。即,在实际使用上,能够有效地实现节能。
另外,通过采用标准电波的接收机构,在因停电和振子的精度而偏离冰箱20具有的时钟的时刻的情况下,也能够通过接收标准电波来修正时刻。由此,能够提高存储数据的精度,更正确地判断生活模式,能够进一步实现节能。根据该结构,通过正确且自动地掌握当前日期时间,能够高精度地掌握包含夜间的时间和季节。由此,例如,将季节相应的冰箱的电负载部件的动作抑制或停止,不麻烦使用者就能够实现节能。
另外,在本实施方式中,作为能够检测冰箱20的箱内环境变动的第二检测机构,采用冰箱的门开关状况检测机构、检测各贮藏室温度的箱内温度检测机构和检测设定温度的设定温度检测机构等。但是,第二检测机构并不仅限于这些,例如,作为间接地检测未装设有门开关状况检测机构的贮藏室或未装设有箱内温度检测机构的贮藏室和除霜控制引起的箱内环境变化的机构,也能够将装设有与所有贮藏室连通的冷却器的冷却器室内的温度传感器和直接固定于冷却器检测除霜状态的除霜传感器用作第二检测机构。另外,也能够对自动制冰开始时检测来自制冰用罐的水供给的有无而进行制冰的贮藏室的箱内环境变化进行检测。
(实施方式2)
在本实施方式中,仅对与实施方式1详细说明的结构和技术思想不同的部分进行详细说明。关于与实施方式1详细说明的结构相同的部分,或者即使应用相同的技术思想也会产生不良情况的部分以外的部分,能够与本实施方式组合而应用,省略详细说明。
图11是本发明的实施方式2的控制方框图,图12是本发明的实施方式2的控制流程图。
关于具有图11所示的控制方框的冰箱20,下面,对其动作、作用进行说明。
在本实施方式中,与实施方式1同样,提出有一种不用按下专用按钮就能够实现自动功能,即自动节能的冰箱20。另外,在实施方式1的基础上,还提出有一种能够考虑使用者的意图来实现节能的冰箱20。
首先,对如下情况进行说明:作为用于进入省电运转的条件,与实施方式1所述的同样地,用能够检测冰箱20的设置环境变化的第一检测机构,移至省电运转。
通过作为安装于冰箱主体21的前面的第一检测机构的照度传感器36,检测由日光照射和室内照明设备的照射实现的冰箱20周围的照度水平。
将这里检测到的照度水平输入到控制机构54,如果所输入的照度水平小于预先决定的规定值,则控制机构54判断为夜间或者没有人活动,自动地切换到稍降低了冰箱20的冷却性能的省电运转。
通过这样的方式,在进入了省电运转的情况下,在本实施方式中,在使用者的意图起作用的情况下,解除省电运转。
例如,设想照度传感器36检测到的照度水平为不足预先规定值的照度水平而移至省电运转的情况。在这种情况下,在从该省电运转的开始经过了一段时间之后,即使在照度传感器36检测的照度水平达到了预先规定值的照度水平的情况下,也仅仅是照度水平提高了,控制机构54不解除省电运转。
这根据以下理由。例如,在照度水平低的情况下,大体上能够设想为使用者不在附近。另外,在照度水平高的情况下,能够设想为照度水平因来自日光照射和室内照明设备的光照而上升。但是,不能判别照度水平的上升究竟是日照还是室内照明设备的照射引起的。换言之,不能判别是在使用者不在附近的状态下冰箱20周围的照度上升了,还是通过室内照明设备等的照射使用者有意识地提高了冰箱20周围的照度。
具体而言,例如,在使用者不在冰箱20附近的情况下,在设置有冰箱20的厨房等为窗户多的空间时,也与黎明一起照度提高,照度水平大于规定值,但仅仅是照度水平提高,并不解除省电运转。
由此,在深夜室内暗的状态下的存在使用者活动的情况和在黎明时室内因自然光而变亮的就寝等生活模式不规则的状态下,也能够进行省电运转。其结果是,在自动切换省电运转和通常运转的冰箱20中,能够进行确实的运转切换,能够进行可靠性高的节能控制。
然后,预先设定表示设想为使用者的意图起了作用的状态的主动模式,控制机构54在检测到该主动模式的情况下,解除省电运转。
作为该主动模式,可以考虑如下模式:利用冰箱20的门开关状况检测机构,检测门开关;变更到使用者使设定温度降低,即,使用者积极地进行冷却那样的设定;或者,设定为快速冷冻和快速制冰之类的迅速冷却等。
即,判定机构61通过从照度传感器36和箱内温度传感器53等接收信号(Sn1、Sn2),在判定为使用者的意图起作用的情况(门的开关、设定操作)下,或者,在判定为发生了起因于设定变更的箱内温度变化的情况下,将省电运转结束的信号(Sn3)输出到控制机构54。
然后,从控制机构54向压缩机28、冷却风扇31、辐射加热器32等各电负载部件分别输出信号(Sn4、Sn5和Sn6),结束省电运转(开始通常运转),将逻辑切换到主控制流程即通常运转。
另外,不用照度传感器36的照度信息,而是仅用第二检测机构的信息,也能够解除省电运转。在这种情况下,例如,在早晨因自然光而室内为明亮的状态但使用者为就寝中的情况下,只要箱内温度稳定,就继续省电运转,所以能够进一步提高实际节能性。
另外,作为解除省电运转的条件,也可以采用作为第二检测机构的门SW51检测的门开关次数为规定次数(例如,一次)以上的条件。在这种情况下,此后,能够预测为使用者的使用频度增大。即,满足该条件的情况,通过快速切换为通常运转而进行使箱内温度下降的冷却运转,能够进行高品质的节能控制。
另外,作为解除省电运转的条件,也可以采用作为认为使用者的意图起作用的状况之一的操作了作为第二检测机构的操作部的条件。在这种情况下,即使不装载人感传感器40等专用传感器,也能够用冰箱预先具有的操作部来承担代替人感传感器40的作用,能够可靠地以节省资源且简单的结构切换到通常运转。另外,由此能够防止持续省电运转引起的不制冷或制冷迟钝的不良情况。
在上述条件的基础上,作为解除省电运转的条件,还可以采用在操作了操作部的情况中也至少操作了一个以上作为箱内温度设定、速冻运转、快速制冰运转等第二检测机构的操作开关37的条件,即,进行了主动操作的条件。在这种情况下,由于能够判断为使用者提出了提高冰箱冷却性能的请求,要确实地向通常运转切换,所以能够防止持续省电运转引起的不制冷或制冷迟钝的不良情况。
另外,作为解除省电运转的条件,也可以采用作为第二检测机构的箱内温度传感器53检测的箱内温度变动在设定值以上的条件。在这种情况下,由于直接测定箱内温度,平滑地切换到通常运转,所以能够将除霜运转后等箱内温度上升抑制到最小限度,能够高品质地保存食品。
接着,利用图12的控制流程图进行说明。
在主控制流程的运转状态下,在S151中,通过作为第二检测机构之一的门SW51,检测每单位时间的门开关次数,作为信号Sn2输入到判定机构61。另外,在判定机构61中,判断该门开关次数是否在规定的N次以下,如果在N次以下,则使逻辑进入S152,如果不是那样,则使逻辑进入S156,进行通常运转,使逻辑返回到主控制流程。另外,只要将此时的门开关检测判断的单位时间设为例如10分钟,将门开关次数设为例如N=2即可。
接着,在S152中,判断是否是需要快速制冰或快速冷冻等速冻运转的高负荷冷却的状态,如果是不需要,则使逻辑进入S153,如果是需要,则使逻辑进入S156,进行通常运转,使逻辑返回到主控制流程。
进而,在S153中,作为第二检测机构之一的箱内温度传感器53将检测到的表示冰箱的箱内温度的信号Sn2输出到判定机构61。在判定机构61中,判断该箱内温度与设定温度的温度差是否在Δt1以上。如果该温度差在Δt1以下,则温度变动小,进入S154,如果在Δt1以上,则温度变动大,使逻辑进入S156,进行通常运转,使逻辑返回到主控制流程。另外,此时的判定温度差Δt1可以设为例如3℃。
接着,在S154中,通过照度传感器36检测冰箱20周围的照度,将该照度作为信号Sn1输入到判定机构61。另外,在判定机构61中,判断照度是否不足5Lx,如果不足作为深夜判定值的5Lx,则判定为深夜,使逻辑进入S155,开始省电运转。另外,如果没有不足5Lx,则使逻辑进入S156,进行通常运转,且使逻辑返回到主控制流程。
另外,在本实施方式中,将判定为深夜的深夜判定值设为5Lx。但是,深夜判定值也可以设为作为夜间活动时的最小照度的10Lx,在这种情况下,也能够判断为大致接近使用者不活动的深夜的状态。
像这样,在包含稍高的照度而设为深夜判定值的情况下,在本实施方式的冰箱20中,在开始省电运转之后,也检测是否存在门开关,或者是否操作了操作部这种是否使用者的意图起作用的情况,用判定机构61对省电运转和通常运转的切换进行可靠地判断。因此,在设为稍放松深夜判定的条件而进入了省电运转的情况下,也能够防止不制冷或制冷迟钝等不良情况,也能够没有问题地进行省电运转。
像这样,在开始了省电运转之后,通过以更严密的条件来检测使用者的意图是否起作用,判定机构61也能够可靠地判断可否进行省电运转。其结果是,能够在作为实际冰箱20的使用环境的一般家庭中实现进行高精度的自动省电运转的冰箱20。
接着,在S157中,用作为第二检测机构之一的门SW51,检测每单位时间的门开关次数,作为信号Sn2输入到判定机构61。另外,在判定机构61中,判断该门开关次数是否有一次,如果没有门开关,则使逻辑进入S158,如果有门开关,则使逻辑进入S161。另外,此时的门开关检测判断的单位时间可以设为例如10分钟。
进而,在S158中,作为第二检测机构之一的操作开关37,将使用者进行了积极地进行冷却的操作(各室的箱内温度设定的设定温度的变更和快速制冰或速冷等的设定)时的信号Sn2,输出到判定机构61。在判定机构61中,通过分析信号Sn2,判断是否有操作,如果有操作,则使逻辑进入S159,如果没有操作,则使逻辑进入S161。
进而,在S159中,作为第二检测机构之一的箱内温度传感器53将检测到的表示冰箱的箱内温度的信号Sn2输出到判定机构61。在判定机构61中,判断该箱内温度与设定温度的温度差是否在Δt2以上,如果不足Δt2,则温度变动小,进入S160,如果在Δt2以上,则温度变动大,使逻辑进入S161。另外,此时的判定温度差Δt2可以设为例如3℃。另外,在本实施方式中,瞬时地进行温度差是否在Δt2以上的判断。但是,通过将温度差在Δt2以上或不足Δt2的状态是否持续了一定期间(例如,5分钟)设为省电运转的持续(S160)或结束(S161)的条件,能够更可靠地使逻辑过渡。
接着,在S160中,由判定机构61判断为冰箱20的使用状况未发生变化,将持续省电运转的信号Sn3输出到控制机构54。从控制机构54向压缩机28、冷却风扇31、辐射加热器32等各电负载部件分别输出信号Sn4、Sn5、Sn6,持续省电运转,使逻辑返回到主控制流程。
另外,在S161中,在由判定机构61判定为冰箱的使用状况有变化的情况,即,在判定为使用者的意图起作用的情况(门开关、设定操作),或者,发生了起因于设定变更的箱内温度变化的情况下,将表示省电运转结束的信号Sn3输出到控制机构54。然后,从控制机构54向压缩机28、冷却风扇31、辐射加热器32等各电负载部件分别输出信号Sn4、Sn5、Sn6,结束省电运转(开始通常运转),将逻辑切换到作为主控制流程的通常运转。
如上所述,在实施方式2中,仅通过来自第二检测机构的信号,以从省电运转恢复到通常运转的方式由控制机构54进行控制,由此,例如,即使在周围暗的状态下当判定为使用者的意图起作用时,通过切换到通常运转,也能够迅速地进行积极的冷却。另外,反之,即使在黎明而周围变亮的情况下,也不会仅仅由此而恢复到通常运转,所以在即使是黎明也因使用者仍在就寝或不在家而不使用冰箱20的情况下,能够维持省电运转,所以能够进一步实现节能。
(实施方式3)
在实施方式3中,仅对与实施方式1和2中详细说明的结构和技术思想不同的部分进行详细说明。关于与实施方式1和2中详细说明的结构相同的部分或者能够应用相同的技术思想的部分,能够与本实施方式组合而应用,省略详细说明。
图13是本发明的实施方式3的控制流程图。图14A和图14B分别是表示实施方式3的除霜周期的多个例子的图。
关于实施方式3的冰箱20,下面对其动作、作用进行说明。
另外,实施方式3的冰箱20的基本装置结构与实施方式1的冰箱20相同,如下所述。
在冷冻室25的背面设置有生成冷气的冷却室29,与风道进行了区划。在冷却室29和各贮藏室之间构成有:向具有隔热性的各室输送冷气的输送风道;和为与各贮藏室进行隔热区划而构成的内面隔壁。在冷却室29内配置有冷却器30,在冷却器30的上部空间配置有冷却风扇31,该冷却风扇31通过强制对流方式,将由冷却器冷却的冷气送到冷藏室22、切换室24、制冰室23、蔬菜室26、冷冻室25。
一般来说,由各贮藏室的门开关和食品放入而侵入箱内的水蒸气会在冷却器30上结霜,所以为了每隔一定期间都将附着于冷却器30及其周围的霜和冰除去,通过对玻璃管制的辐射加热器32施加电压进行加热,对冷却器30进行除霜。
除霜结束后,为了将贮藏室温度冷却到设定温度而进行运转,但一般来说,在除霜刚结束后,由于压缩机28的停止、加热器的热影响,箱内温度会暂时上升。
本发明通过具备存储第一检测机构和第二检测机构的输出信号的存储机构55,进行各家庭的使用状态定制的除霜周期的设定。由此,通过削减除霜加热器(辐射加热器32)的动作次数,来实现贮藏室的品质稳定和省电。
具体而言,在存储机构55中,将一定期间(例如,过去三周时间)的每单位时间的门开关数划分为时间单位,进行储存。另外,控制机构54根据所储存的信息,预测该家庭的生活模式。由此,对预测该家庭活动为就寝或不在的时间进行判别,在设想为温度变动最小的时间实施除霜。
然后,在除霜结束后再次决定要设定的除霜间隔时,如果在一定期间内存在不在时间,且该不在时间为规定期间以上,且能够适当维持贮藏室温度,则在该不在时间进行除霜。通过导入该控制,能够防止在刚刚门开关之后等进行除霜而使箱内温度过度上升,同时能够减少除霜次数。
接着,利用图13的控制流程图对实施方式3的冰箱20的除霜动作进行说明。
在S171的主控制流程中,通过从控制机构54发出除霜信号,在S172中,对辐射加热器32施加电压,开始除霜。
接着,当构成于冷却器30的任一部位的检测除霜状态的机构,例如安装于冷却器30和蓄能器的除霜温度检测机构检测到除霜结束温度时,在S173中结束除霜。接着,在S174中,确定下次的除霜时间tα。
此时,控制机构54取得存储于存储机构55的门开关数数据(S175),根据下次的除霜时间tα,在S176中,判断在预先决定的最大延长时间tβ期间是否存在不在时间。
在S177中,在该一定期间内不存在不在时间时(在S177中,为Y),如当初那样,下次的除霜时间设为tα后(S178)。
在S177中,在该一定期间内存在不在时间时(在S177中,为N),移至S179,进行下次除霜周期(开始除霜的时刻)的运算。
利用图14A和图14B对S177的判定方法的概要进行说明。
在将除霜结束设为t0时,将下次的除霜时间设为tα,将最大延长时间设为tβ。当存在不在时间时,在该tα~tβ之间,再设定除霜周期。
在模式A的情况下,不在时间存在于tα和tβ之间。因而,将除霜开始从该不在时间的结束起,延长到某一定期间前(在除霜结束之后开始冷却的情况下,认为在该不在时间结束的时刻充分冷却了贮藏室的,要开始该除霜的时刻。例如,该不在时间的结束时刻的二小时前)的tA。
在模式B和C的情况下,不在时间不存在于tα和tβ之间。因而,在这种情况下,tB=tC=tα。特别是,在模式C的情况下,在tα开始除霜,此后结束时,在再次进行下次除霜周期的运算时,与模式A同样,有可能延长除霜周期。
在模式D的情况下,不在时间位于tα和tβ之间,但在事先决定的规定期间以上,不在时间不连续,所以除霜周期保持当初的tα。
在模式E的情况下,不在时间在tα和tβ之间存在两个不在时间组。此时,采用除霜周期变长的E2组,在tE开始除霜。
在模式F的情况下,不在时间存在于tα和tβ之间,且,tβ以上也连续存在不在时间,但由于将最大除霜延长时间定为tβ,所以将除霜周期设为tβ。
在模式G的情况下,不在时间在超出存在于tα和tβ之间的tα之后,不存在规定期间以上的不在时间,在这种情况下,在当初定下的tα,开始除霜。
在模式H的情况下,与模式G不同,不在时间存在于tα和tβ之间,但在超出tα之后,不在时间在规定期间以上。因而,不是在当初定下的tα,而是将除霜周期延长到tH。
像这样,通过S179进行的下次除霜周期运算而求出的除霜周期(上述的tA等)在S180中再设定为除霜周期tγ。在实施方式3的冰箱20中,通过这样的方式使除霜次数减少,实行省电。
如上所述,在本实施方式中,通过在存储第一检测机构和第二检测机构的输出信号的存储机构55中将信息储存一定期间,决定某一定模式的省电运转。但是,为了更正确地掌握使用者的生活模式,例如,也可以通过存储机构,按照每一周的每天,进行区分存储。由此,能够高精度地掌握使用者家庭的生活模式,能够在适当的时候实施除霜。
关于该星期管理,不是具体地判别星期几,而是通过判別每七天的重复数据,能够预测各任意的一周的同一天对应的模式。
例如,在确认该单位时间的数据的过去记录时,控制机构54基于一天24小时,确认某时刻的7天前、14天前、21天前这种7的倍数的一天的同一时段的数据。另外,该确认的结果可以进行如下所述的管理:在该时段中没有一定以上的门开关的情况下,在该时段,自动地移至省电运转。
像这样,通过从存储机构55抽取判別不同轴的同一天的同一时段的数据而决定省电运转,能够根据各家庭的生活模式,进行极细致的定制的自动省电运转。即,在实际使用上,能够有效地实现节能。
另外,通过利用标准电波的接收机构,在因停电和振子的精度而使冰箱20具有的时钟的时刻偏离的情况下,也能够通过接收标准电波来修正时刻。由此,存储数据的精度得以提高,另外,能够正确地判断生活模式,能够进一步节能。
另外,在实施方式1~3中,作为本发明的冰箱的第一检测机构,例示了照度传感器36、人感传感器40和接收标准电波能够掌握当前的日期时间的接收部。
但是,第一检测机构只要能够检测冰箱20的周围外部环境变化,即冰箱20的外部且周围的照度、温度、人的存在,或空气的流通等物性值的变化,并不限定于特定的装置。例如,也可以是检测到达冰箱20的声音的声音传感器。
(实施方式4)
首先,对与实施方式4相关的多个冰箱的发明进行说明。
第一发明提供一种冰箱,其具备:冰箱主体;检测上述冰箱的周围照度的照度传感器;通过上述照度传感器的检测状态来抑制消耗电力的消耗电力抑制机构;在上述消耗电力抑制机构有效之后的规定时间动作的第一通知机构;经过规定时间以后动作的第二通知机构。
根据该结构,在消耗电力抑制机构有效并开始省电运转时,通过第一通知机构的发光,对使用者进行发光通知,另外,在经过规定时间以后,通过降低了发光光度的第二通知机构,抑制消耗电力。因此,使用者能够确认为省电运转中,并且能够抑制通知所需的消耗电力。
第二发明提供一种冰箱,其具备显示该冰箱是装载有消耗电力抑制机构的冰箱的标识符,将上述标识符配置于通知机构附近。
根据该结构,在使用者看到标识符或通知LED时,标识符或通知LED双方进入视野内。因此,使用者能够感性地识别省电运转。
第三发明提供一种冰箱,其具备显示该冰箱是装载有消耗电力抑制机构的冰箱的标识符,将上述标识符配置于照度传感器和通知机构之间。
根据该结构,该标识符和照度传感器以及通知机构分别为邻接的位置关系。因此,使用者仅看到一个标识符,照度传感器和通知机构双方就都进入使用者的视野内,所以使用者能够感性地理解其与消耗电力抑制有关。
第四发明提供一种冰箱,其将照度传感器的峰值灵敏度波长与通知机构的峰值发光波长设为不同的波长。
根据该结构,照度传感器不会与通知机构的发光光度发生干扰,能够仅检测冰箱环境的照度。
第五发明提供一种冰箱,其在照度传感器和通知机构之间具备遮光的遮挡壁。
根据该结构,由于能够防止照度传感器检测通知机构的发光光度,所以照度传感器能够更正确地仅检测冰箱气氛的照度。
下面,参照附图对本发明的实施方式4进行说明。关于与现有例或上述的各实施方式相同的结构,附带相同符号,省略其详细说明。另外,本发明不受该实施方式限定。
图15是本发明的实施方式4的冰箱的正面图。图16是实施方式4的冰箱的显示部的结构图。图17是实施方式4的冰箱的显示部的详细截面图(图16的A-A截面图)。图18是实施方式4的冰箱的照度传感器和通知LED的光谱图。
图19是表示实施方式4的冰箱的通知LED的第一控制例的图。图20是表示实施方式4的冰箱的通知LED的第二控制例的图。
如图15所示,实施方式4的冰箱20具备冰箱主体21。冰箱主体21从上向下依次布置有冷藏室22、制冰室23、切换室24、冷冻室25、蔬菜室26。在冷藏室22的冷藏室门22a的中央部附近,配置有进行将温度设定等信息通知给使用者的显示的显示部78。如图16所示,该显示部78具备显示部罩77和收纳于显示部罩77的内部的基板79。另外,各贮藏室的布局只是一个代表,并不限定于该布局。
形成显示部78的基板79在垂直中心轴延长线上,从上向下依次配置有:作为通知运转模式即省电运转中的通知机构的通知LED83;照度传感器80;照射对使用者设定的状态进行显示的操作显示部82的多个LED和进行设定温度調节和运转模式切换的多个操作开关82a。即,在一块基板79上配置有通知LED83等各元件。
另外,在本实施方式的冰箱20中,根据照度传感器80的输出信号使冰箱20进行省电运转的控制机构54(图15~图20中未图示)作为消耗电力抑制机构发挥功能。
作为照度传感器80,通过使用内部装有光电二极管或光电晶体管受光元件84的光传感器,能够具体地构成。
另外,在本实施方式中,作为通知机构的通知LED83,用一个LED兼作第一通知机构和第二通知机构双方,所述第一通知机构,在成为省电运转之后的规定期间,进行以使用者的认识度为优先的通知,所述第二通知机构,在经过该规定期间之后,进行以消耗电力抑制为优先的通知。具体而言,通知LED83通过改变光的强度,来实现第一通知机构和第二通知机构,但也可以将两者分开设置。
另外,在显示部罩77上,设置有表示该冰箱是装载有省电功能的冰箱的标识符81,该标识符81使用例如“ECO”这种文字或联想到环保的图案。由此,制成识别为近年来使用者认知高涨的环保活动的标识符。该标识符81优选配置在通知LED83附近。
由此,在使用者看到标识符81或通知LED83时,由于标识符81和通知LED83双方都进入视野内,所以使用者能够感性地识别省电运转。
另外,优选通过配置于通知LED83和照度传感器80双方附近,使用者易确认省电运转中。由此,标识符81与照度传感器80和通知LED83分别成为邻接的位置关系。因此,使用者仅看到一个标识符81,照度传感器80和通知LED83双方都进入使用者的视野内,所以使用者能够感性地理解,照度传感器80等与抑制消耗电力相关。
另外,在本实施方式中,用同一通知LED83实现了第一通知机构和第二通知机构。但是,在第一通知机构和第二通知机构是由另外的部件构成的通知机构的情况下,通过至少将其中一个通知机构配置在标识符81附近,能够实现与上述同样的效果。
在本实施方式中,根据上述理由,将标识符81配置在通知LED83与照度传感器80之间。通过该一个标识符81,能够表示设置于标识符81上部的通知LED83为用于通知省电运转中的LED,并且能够表示设置于标识符81下部的照度传感器80为与省电运转相关的传感器。另外,标识符81的配置只要位于通知LED83和照度传感器80附近即可,不限于本实施方式所示的顺序。
接着,如图17所示,基板79由位于基板罩89的多个基板罩爪部89a固定,另外,基板罩89密接保持于显示部罩77。基板罩89的多个侧壁面89b,以限制的方式包围直到通知LED83、照度传感器80、操作显示部82的各自的显示部罩77的上方。即,采用相对于发光和受光而干扰光进不去的结构。另外,也承担防止照度传感器80检测到通知LED83的发光光度的作用。
另外,在通知LED83发光的部位的显示部罩77上设置有通知灯罩86。该通知灯罩86在作为本发明的目的之一的以低消耗电力向使用者通知省电运转中的情况下,是为以低消耗电力实现向使用者通知省电运转中而设计的。
具体而言,在配置有比通知灯罩86的面积小的光源的情况,或者,以弱光量进行照射的情况下,通知灯罩86不是用透过性高的透明材质,而是用进行了梨皮状花纹加工和乳化加工、波纹加工之类的磨砂玻璃形状的树脂来形成,以使光扩散到通知灯罩86整体。通知灯罩86通过使用这种透明度低的树脂,即使是弱光,也能够扩散,能够以不过亮的光量让消费者得知省电运转。由此,使用者能够感性地确认省电运转中,并且能够抑制通知必要的消耗电力。
另外,在作为照度检测机构的照度传感器80受光的部位的显示部罩77上设置有受光部罩87。另外,在操作显示部82发光的部位的显示部罩77上设置有显示罩透明部。
另外,在基板79的,安装有照度传感器80部分的周围的表面,配置有吸收可见光的防止反射部85。
另外,如图18所示,调节照度传感器80和通知LED83中的至少一方,以使照度传感器80的能够得到峰值灵敏度的波长与通知LED83的能够得到峰值发光光度的波长不一致。由此抑制照度传感器80检测到通知LED83的发光。
在本实施方式中,将照度传感器80的峰值灵敏度设想为作为冰箱的设置环境的厨房所具有的荧光灯而设为约580nm,将通知LED83调节成相对于该照度传感器80的峰值灵敏度至少在上下至少偏离50nm以上的峰值光度。
这本来应该优选设置100nm以上的峰值差,且将图18的照度传感器80的相对灵敏度与通知LED83的相对光度交叉的点分别设为0.5以下。但是,在本实施方式中,如上所述,通过侧壁面89b,防止通知LED83向照度传感器80的干扰,所以通过偏离50nm以上的峰值光度,能够防止照度传感器80接受通知LED83的光发生反应。
具体而言,通知LED83的峰值光度采用距离照度传感器80的峰值灵敏度有80nm的500nm的绿色波长。
另外,通过充分确保侧壁面89b的遮光性,能够进一步减小该峰值差,可自由地选定通知LED83的色调。
关于如上所述结构的冰箱,下面对其动作、作用进行说明。
首先,当在安装于冰箱主体21的前面的显示部罩77上,具有来自日光照射和室内照明设备的照射时,照度传感器80接受透过受光部罩87的可见光。在照度传感器80的外周,侧壁面89b延伸至比照度传感器80内部的受光元件84的位置更靠基板79侧。由此,侧壁面89b防止来自受光部罩87以外的可见光的进入。
另外,显示部罩77由可见光透过率非常低的材料构成,因此也防止来自受光部罩87周围的光的进入。作为显示部罩77的具体材料,能够使用半透明反射镜结构和烟色材料等。在图17中,用不同部件构成显示部罩77和受光部罩87,但也能够提高显示部罩77的局部的透过性,将该部分作为受光面。
另外,在基板79的,安装有照度传感器80的部分的周围,设置有防止反射部85,所以会吸收受光区域空间的漫反射和来自侧壁面89b与基板79的间隙的光的进入。作为防止反射部85,只要将吸收可见光波长的黑色墨水进行丝印,就能够容易地构成。
然后,将这样检测到的照度水平输入到冰箱主体21的控制机构54,如果小于预先决定的规定值,则判断为夜间或没有人活动,切换到稍降低了冰箱冷却运转的性能的省电运转。
此时,使通知LED83点亮或闪烁,穿过通知灯罩86,将省电运转的状态通知给使用者。通知LED83的通知是自动进行的,但也可以采用通过开关的操作等,仅在使用者要确认时进行通知的式样。
由于省电运转中大多为使用者就寝中的夜间,所以优选使通知LED83以最小限度的光量发光,或由通知灯罩86进行闪烁等。下面,利用图19和图20对具体的通知程序进行说明。
如图19(a)所示,刚切换到省电运转之后(T1),将控制信号固定于“高”状态,作为第一通知机构,以通常的光度将通知LED83点亮。因此使用者易识别已切换到省电运转的状态。接着,经过规定时间以后(T2),作为第二通知机构,对通知LED83进行脉冲控制,抑制发光光度。
在本实施方式中,此时,作为第一通知机构,与以通常的光度将通知LED83点亮时相比,抑制到1/3的光度,从时刻T1到时刻T2的时间设为例如5分钟。
由此,能够让使用者识别省电运转中,并且能够抑制通知LED83的消耗电力。此时,通知LED83的发光光度的变化如图19(b)所示。
或者,如图20(a)所示,使经过T2后的通知LED83的控制信号的脉冲幅度变动,使发光光度如图20(b)所示正弦波状地变化。这种明暗动作即闪烁的通知能够抑制通知LED83的消耗电力,并且能够向使用者强调节能印象。因此,在用作第二通知机构的情况下,能够进一步降低消耗电力。
像这样,第一通知机构和第二通知机构通过对通知LED83的不同的控制来实现。
另外,经过T2后的通知LED83的发光控制不限定于上述,只要可实现消耗电力的抑制,可以为任何模式。另外,可以通过变更脉冲的负荷来自由地设定发光光度。
另外,发光模式不仅限于两种,为了提高使用者的理解度可以设置必要的种类。
另外,例如,在装载有人感传感器那样的传感器的情况下,也可以仅在使用者在冰箱主体21的周围时,用通知LED83作为第一通知机构进行通知,在判断为使用者离开冰箱主体21时,作为第二通知机构熄灭。
另外,在不使用人感传感器的情况下,例如,在从使用者最后操作了操作显示部82所具有的操作开关时起经过一定时间后,或者,在从存在门开关时起经过了一定时间后,也可以进行如下控制:判断为使用者不在冰箱主体21的周围,作为第二通知机构的功能,熄灭或者比第一通知机构暗。
如上所述,在本实施方式中,通过检测冰箱主体21的周围照度的照度传感器80的检测状态,开始省电运转。另外,在通过通知LED83成为省电运转之后的规定期间,作为第一通知机构,进行以使用者的识别度为优先的通知,经过该规定期间以后,作为第二通知机构,以比第一通知机构的光量小的光量,进行以消耗电力抑制为优先的通知。由此,使用者能够确认省电运转中,并且作为冰箱主体21,能够抑制通知所需的消耗电力,能够进一步对近年来节能意识高的使用者给予省电运转的满足感。
另外,将显示该冰箱是装载有省电功能的冰箱20的标识符81,配置在照度传感器80与通知LED83之间。由此,该标识符81与照度传感器80和通知LED83分别成为邻接的位置关系。因此,仅通过一个标识符81,就能够让使用者视觉性地理解照度传感器80和通知LED83双方与省电功能有关。另外,由于照度传感器80是省电相关的重要部位,所以能够阐明不能用贴纸等来堵塞受光部。
另外,将照度传感器80的峰值灵敏度波长和通知LED83的峰值发光波长设为不同的波长。例如,将照度传感器80的峰值灵敏度波长在设想为家庭厨房所具有的荧光灯而设为约580nm,将距离该峰值灵敏度波长有50nm以上的500nm的绿色波长设为峰值发光波长。由此,能够防止照度传感器80接受通知LED83的光而发生反应。其结果是,能够在精度更高的照度检测下,实现省电运转。
照度传感器80不会与通知LED83的发光光度发生干扰,且仅检测冰箱20周围环境的照度,特别是开始省电运转的阈值附近的照度检测的精度也得到提高,所以能够防止省电运转的误动作。
另外,在本实施方式中,在距离照度传感器80的峰值灵敏度波长即580nm有50nm以上的波长中,也使通知LED83的光具备500nm的绿色波长。由此,以能够从森林和植物等绿化实现的CO2消减的印象联想到环保的绿色进行通知,能够感性地提高使用者对省电运转的识别。
另外,像这样通过使通知LED83以500nm的绿色波长发光,具有以下效果。绿色波长在以与例如红色和橙色这种高波长相同的光量发光的情况下,在人的视觉上看到发暗。因此,在采用绿色波长的情况下,当不以比红色和橙色光等大的光量发光时,不能明显地看到,所以存在消耗电力量大这种课题。但是,在本实施方式中,在第二通知机构的情况下,与以通常的光度使其点亮时相比,抑制到1/3的光度,由此能够大幅度地实现消耗电力降低。由此,在维持了绿色的环保联想实现的向使用者的省电运转的吸引注意效果的基础上,能够实现节能的通知机构。
另外,由于在照度传感器80与通知LED83之间,具有遮光的侧壁面89b,所以防止照度传感器80检测到通知LED83的发光光度,照度传感器80仅检测冰箱环境的照度。因此,可将照度传感器80的峰值灵敏度波长与通知LED83的峰值发光波长之差拉近到某种程度,能够自由地设定通知LED83的色调。
另外,在显示部78中,在使用者操作了操作开关82a的情况下,在照射操作显示部82的多个LED常时点亮时,同样地,优选距离照度传感器80的峰值灵敏度波长有50nm以上。但是,在照射操作显示部82的LED不是常时点亮,而是仅在使用者进行了操作时才点亮的情况下,使用者的操作频度在24小时中也是极短时间,所以对波长不作特别限定,可以自由设定。
(实施方式5)
作为实施方式5,对在压缩机28上具有特征的冰箱20进行说明。
另外,后述的实施方式6~8的冰箱20也分别在压缩机28上具有特征。
首先,对实施方式5~8相关的多种冰箱的发明进行说明。
第一发明提供一种冰箱,其具有:隔热箱体所具有的多个贮藏室;依次具备压缩机、冷凝器、减压器、蒸发器而形成一连串的制冷剂流道的制冷循环;和控制上述制冷循环的运转的控制机构,上述压缩机采用以包含比市用电源的转速低的转速的多种转速进行运转的变频电动机,上述控制机构当由上述照度传感器检测到的照度在预先决定的规定值以下时,将电动元件设为以比市用电源的转速低的转速进行运转的节能模式,并且在外部气温为25℃左右且没有门开关时的通常冷却时,也将电动元件设为以比市用电源的转速低的转速进行运转的通常冷却模式,仅在因门开关和暖气的侵入等而遭受高负荷的高负荷冷却模式的情况下,将电动元件控制为以市用电源的转速以上的转速进行运转的高负荷冷却模式。
根据该结构,压缩机在作为省电运转的节能模式的基础上,即使在通常运转时,也以比市用电源的转速低的转速进行运转,由此能够进一步实现省电,并且仅在遭受高负荷的情况下,将电动元件控制为以市用电源的转速以上的转速进行运转的高负荷冷却模式。像这样,在冰箱的全年使用时,通过聚焦于80%以上的通常冷却时和节能模式,使压缩机以低转速旋转,在冰箱实机中,能够实现大幅的省电,能够提供进一步实现了节能的冰箱。
第二发明提供一种冰箱,其具有:隔热箱体所具有的多个贮藏室;依次具备压缩机、冷凝器、减压器、蒸发器而形成一连串的制冷剂流道的制冷循环;和控制上述制冷循环的运转的控制机构,上述压缩机在密闭容器内收纳有由定子和转子构成的电动元件,和由上述电动元件驱动的压缩元件,上述压缩元件是具备压缩室和在上述压缩室内进行往复运动的活塞的往复运动型,并且采用以包含比市用电源的转速低的转速的多种转速进行运转的变频电动机,上述控制机构当由上述照度传感器检测到的照度在预先决定的规定值以下时,将电动元件设为以比市用电源的转速低的转速进行运转的节能模式,并且在外部气温为25℃左右且没有门开关时的通常冷却时,也将通过活塞在上述压缩室内进行往复运动而进行压缩动作的空间即气缸容积加大到可使电动元件以比市用电源的转速低的转速进行运转的程度。
在该结构的发明中,着眼于压缩机的气缸容积。具体而言,该压缩机在以变频方式实现了节能的基础上,进行作为省电运转的节能模式的运转,此外还采用较大的气缸容积。由此,能够兼得节能模式下的省电运转和高负荷冷却模式下的高能力的冷却两者。
因而,压缩机在作为省电运转的节能模式的基础上,在通常运转时,也通过制成转速成为比市用电源的转速低的转速那样的气缸容积,进一步实现省电,并且在遭受高负荷的情况下,通过以较大的气缸容积,且将电动元件控制成以市用电源的转速以上的转速进行运转的高负荷冷却模式,能够进行高负荷冷却。因此,能够迅速地从高负荷冷却模式恢复到通常冷却模式。像这样,在冰箱的全年使用时,通过聚焦于80%以上的通常冷却时和节能模式,使压缩机以低转速旋转,在冰箱实机中,能够实现大幅的省电,能够提供进一步实现了节能的冰箱。
第三发明提供一种冰箱,其中,压缩机的转速包含比市用电源的转速低的转速A,压缩机以预先设定的三种以上的转速进行运转,并且在以上述转速A的节能模式进行运转的状态下,当由照度传感器检测到规定值以上时,以比上述转速A高的转速且与上述转速A的转速之差最小的转速进行运转。
根据该结构,在由照度传感器检测到高照度的情况,即,检测到是冰箱使用者的活动时间的情况下,在设想实际上通过冰箱的开关而遭受负荷的情况的基础上,作为该高负荷对应的准备阶段,通过使转速暂时缓慢上升,防止遭受过大的负荷而实现节能,并且在实际上遭受门开关等的高负荷的情况下,也能够迅速地移至以高转速进行运转的高负荷模式。由此,在实现了节能的基础上,能够以提高了压缩机的可靠性的状态与冰箱的高负荷模式对应,能够兼得节能模式下的省电运转和高负荷冷却模式下的高能力的冷却两者。
第四发明提供一种冰箱,其作为多个贮藏室的合计的冰箱的贮藏室容积为550~600L,并且压缩机的气缸容积为11.5~12.5cc。
根据该结构,在家庭用冰箱的实机使用中,能够进一步实现具备最佳气缸容积的压缩机,在冰箱的全年使用时,通过聚焦于80%以上的通常冷却时和节能模式,使压缩机以低转速旋转,在冰箱实机中,能够实现大幅度的省电。即,能够提供进一步实现了节能的冰箱。
第五发明提供一种压缩机,其被设置于隔热箱体的机械室所具有,并且装载于上述的任一种冰箱。
由此,可提供一种能够兼得节能模式下的省电运转和高负荷冷却模式下的请求能力的冷却两者的压缩机。另外,作为在冰箱中进行节能化时的主要设备,通过装载本发明的压缩机,在实际冰箱中,能够实现大幅的省电,能够提供一种进一步实现了节能的冰箱。
第六发明提供一种冰箱用的压缩机,其为冰箱所具有,该冰箱具有:隔热箱体;配设于上述隔热箱体,依次具备压缩机、冷凝器、减压器、蒸发器而形成一连串的制冷剂流道的制冷循环;和控制上述制冷循环的运转的控制机构,其中,上述压缩机在密闭容器内收纳有由定子和转子构成的电动元件,和由上述电动元件驱动的压缩元件,上述压缩元件是具备压缩室和在上述压缩室内进行往复运动的活塞的往复运动型,上述电动元件具备以包含比市用电源的转速低的转速的多种转速进行运转的变频电动机,上述控制机构以实现使上述电动元件以比市用电源的转速低的转速进行运转的省电运转,和使上述电动元件以市用电源的转速以上的转速进行运转的高负荷冷却运转双方的方式进行控制,并且在形成通过活塞在上述压缩室内进行往复运动而进行压缩动作的气缸容积时,使上述活塞的直径比在进行压缩动作时上述活塞进行往复运动的距离即行程大。
该结构的发明为了实现节能,在实现了变频方式的节能的基础上,在作为省电运转的节能模式下的运转时,通过采用较大的气缸容积,能够通过使其以可能的低转速进行运转来进行省电。另外,在产生了伴随门开关或箱内温度上升而来的高负荷的情况下,通过加大气缸容积,能够通过在短时间内进行高转速下的运转而对应于高负荷。像这样,本结构的发明能够实现在冰箱实机中实现了大幅省电的压缩机。
另外,该结构的发明如上所述,在具备较大的气缸容积的压缩机中,着眼于压缩机的形成气缸容积的活塞的直径和行程的相互关系。具体而言,不是通过加大行程来形成较大的气缸容积,而是通过加大活塞的直径来形成较大的气缸容积。由此,能够实现在以大范围的转速进行运转时也具备高可靠性的压缩机。其结果是,能够兼得节能模式下的省电运转和高负荷冷却模式下的高能力冷却两者。
另外,在遭受高负荷的情况下,通过以较大的气缸容积,且将电动元件控制为以市用电源的转速以上的转速进行运转的高负荷冷却模式,能够进行高负荷冷却。因此,能够迅速地从高负荷冷却模式恢复到节能模式。
第七发明提供一种冰箱用的压缩机,在由控制机构将电动元件控制成以比市用电源的转速低的转速进行运转的节能模式下的运转的情况下,能够以上述市用电源的转速的1/2以下的转速进行运转。
根据该结构,由于能够实现更低转速的运转,所以在冰箱实机中,能够实现大幅的省电,能够提供一种进一步实现了节能的冰箱用压缩机。
第八发明提供一种冰箱用的压缩机,其在外部气温为25℃左右且没有门开关时的通常冷却时,也能够在使电动元件以比市用电源的转速低的转速进行运转的节能模式下的运转时进行冷却,仅在因门开关和暖气侵入等而遭受高负荷的高负荷冷却模式的情况下,将电动元件控制成以市用电源的转速以上的转速进行运转的高负荷冷却模式。
由此,通常在冰箱的全年使用时,在80%以上的通常冷却时,能够使冰箱在压缩机以低转速旋转的节能模式下进行运转,在冰箱实机中,能够实现大幅度的省电。其结果是,能够提供一种进一步实现了节能的冰箱用压缩机。
第九发明提供一种冰箱用的压缩机,其将上述活塞的直径加大,以使作为进行压缩动作时上述活塞往复运动的距离的行程A、活塞的长度B、活塞的直径C的关系为A≤B≤C。
该结构的发明在采用具备较大气缸容积的压缩机时,着眼于压缩机形成气缸容积的活塞的直径与行程的相互关系以及活塞的直径和活塞的长度。具体而言,不是通过加长行程来形成较大的气缸容积,而是通过加大活塞的直径来形成较大的气缸容积,且,通过进一步缩短活塞的长度,能够进一步降低伴随往复运动而来的负载。因此,能够实现在以大范围的转速进行运转时也具备高可靠性的压缩机,能够兼得节能模式下的省电运转和高负荷冷却模式下的高能力冷却两者。
第十发明提供一种冰箱用的压缩机,其在进行压缩动作时,上述活塞进行往复运动的方向为水平方向,并且将活塞的直径相对于压缩机的整体高度设为19%以上38%以下。
该结构的发明在通过降低压缩机的整体高度而将压缩机装载于加大箱内容量那样的大容量的冰箱的情况下,在通常加长行程降低压缩机的整体高度的观点上,尽管是简单的结构,反而聚焦于加大活塞的直径。由此,能够实现在设想以大范围的转速进行运转时也具备高可靠性的压缩机,能够兼得节能模式下的省电运转和高负荷冷却模式下的高能力冷却两者。
第十一发明提供一种冰箱用的压缩机,其中,压缩元件具有:具有主轴部和偏芯部的轴;和上述轴所具有的曲轴平衡重,在上述压缩元件的上下方向上,上述曲轴平衡重的至少一部分位于穿过上述活塞的上端的水平线上和穿过上述活塞的上端的水平线上更下方侧。
该结构的发明设计为,在通过降低压缩机的整体高度而将压缩机装载于加大箱内容量那样的大容量的冰箱的情况下,尽管通常通过加长行程降低活塞的大小和重量,可降低不平衡量,反而聚焦于加大活塞的直径,且,为了降低活塞的不平衡量,在抑制了压缩元件的整体高度的基础上,尽量在接近活塞的部分装设曲轴平衡重。其结果是,能够进一步减小振动,并且通过减小伴随活塞的往复运动而来的不平衡量,能够抑制滑动部的,局部挤压力增大的现象即部分接触(PartialContact)等,能够具备可靠性高的大气缸容积的压缩机。
第十二发明提供一种冰箱用的压缩机,其在密闭容器内,具备由经由弹性部件被弹性支承的压缩元件和电动元件构成的机械部,并且具备保持上述弹性部件的上述密闭容器侧的保持部,和支承上述弹性部件的上述机械部侧的支承部,上述弹性部件对上述保持部和上述支承部中的至少任一部,进行自由嵌合。
根据该结构,能够进一步减小因活塞增大而使较大的气缸容积成为增大倾向的振动,可提供一种进一步降低了噪音和振动的冰箱用的压缩机。
第十三发明提供一种压缩机,其中,圆筒形孔部在活塞位于上止点附近时,邻接于圆锥部,并形成于与上述活塞的压缩室侧的上端部对应的部位,具有内径尺寸在轴方向上恒定的直孔部。
根据该结构,上述活塞的倾斜方向相对于上述圆筒形孔部的轴心翻转的时刻提前,不是发生在压缩行程的中期以降,而是发生在作用于活塞的压缩室侧的端面的压缩负载小的压缩行程的初期。因此,能够进一步降低在翻转前不与圆锥部进行滑动的侧的活塞的外周面与圆锥部接触的负载,能够使活塞的倾斜方向相对于圆筒形孔部的轴心翻转而使活塞的外周面与圆锥部接触时的接触缓和。其结果是,能够进一步实现高效化和低噪音化。
第十四发明提供一种压缩机,其中,活塞形成为,重心相对于其轴心位于垂直方向上侧或垂直方向下侧。
根据该结构,通过使活塞的垂直方向的上侧和下侧的重量不同,能够通过垂直方向的上下方向的不平衡而在上下方向上具有活动余量。其结果是,在活塞的往复运动时,能够形成稳定的润滑状态,能够降低滑动损失。
下面,参照附图对本发明的实施方式5进行说明。关于与现有例或上述的实施方式相同的结构,附带相同符号,省略其详细说明。另外,本发明不受该实施方式限定。
另外,本发明的实施方式5的冰箱20的正面图、截面图、操作基板的结构图和其他方式的操作基板的结构图与本发明的实施方式1所述的图1A、图1B、图2A和图2B相同。
另外,本发明的实施方式5的冰箱20具备的操作基板的截面图与本发明的实施方式1所述的图3相同。
因而,省略关于冰箱20具备的冷藏室22和操作部27等的图示和说明,主要对作为本实施方式的特征性的构成元件的压缩机28进行说明。
图21A是本发明的实施方式5的装载于冰箱20的压缩机28的截面图。图21B是表示实施方式5的将压缩机的转速和制冷能力按每气缸容积汇总的结果的图。图21C是表示将压缩机的转速和机械损失按每气缸容积汇总的结果的图。图21D是表示压缩机的按每气缸容积汇总的制冷能力和COP(COEFFICIENT OF PERFORMANCE:性能系数)的关系的图。图22是表示实施方式5的,针对任意一天的过去参照数据的图。
冰箱主体21所具有的压缩机28,具备密闭容器103。在密闭容器103内收纳有包含转子111和定子112的电动元件110,和由电动元件110驱动的压缩元件113。压缩元件113具备压缩室134和在压缩室134内进行往复运动的活塞136。压缩元件113是往复运动型,电动元件110是以包含比市用电源的转速低的转速的多种转速进行运转的变频电动机。
在该图中,将通过将厚度2mm~4mm的压延钢板进行深拉深成形而形成的研钵状的下容器101,和反研钵状的上容器102卡合,将卡合部分进行全周焊接接合,形成密闭容器103。在密闭容器103的内部,贮存有由碳氢化合物的R600a构成的制冷剂104,和位于底部的由与R600a相溶性大的矿物油构成的冷冻机油105。在密闭容器103的下侧固定有支脚106,经由弹性部件,装设于冰箱20。
构成下容器101的一部分的终端115在密闭容器103的内外,连接电(未图示),通过引线,向电动元件110供电。
接着,对压缩元件113的详细情况进行说明。
轴130具有:通过压入或热嵌而固定有转子111的主轴部131、相对于主轴部131偏芯形成的偏芯部132。气缸体133具有大致圆筒形的压缩室134,并且具有用于支承轴130的主轴部131的轴承部135,形成于电动元件110的上方。
活塞136与压缩室134进行自由嵌合(freelyfit),用连结机构137,与轴130的偏芯部132连结。通过该结构,将轴130的旋转运动转换为活塞136的往复运动,活塞136通过将压缩室134的空间扩大和缩小,将密闭容器103内的制冷剂104压缩,向制冷循环喷出。
接着,电动元件110的详细情况进行说明。
转子111将0.2mm~0.5mm的硅钢片层叠而成的主体部和设置于主体部的永久磁铁固定成一体。
而且,定子112由将0.2mm~0.5mm的硅钢片层叠而成的定子铁芯161和作为实施了0.3mm~1mm的绝缘包覆的铜线的绕组162构成。定子铁芯161在规定间隔内突磁极部形成为圆环状,是绕组162卷绕于突磁极部的突磁极集中绕组型。各绕组间用连接线连接成一根。
关于如上所述结构的冰箱20,下面对其动作、作用进行说明。
在现有的冰箱中,不论昼夜,都进行满足预先决定的温度设定的温度控制。但是,夜间,冰箱周围环境的温度降低,热负荷降低,另外,取出或更换食品时产生的热负荷变得极小,所以冰箱的箱内温度成为稍有过冷倾向的温度设定。另外,使用现有的光传感器的节能机构也如此,如果不通过使用者有意识地按下写有“省电模式”的专用按钮而使功能发挥作用,就得不到节能效果。
本发明不用按下专用按钮即通过自动功能实现节能。即,利用安装于冰箱主体21的前面的照度传感器36,检测日光照射和室内照明设备的照射实现的冰箱周围的照度水平,同时检测各贮藏室的温度,将是否冷却到了规定温度以下或者过去的门开关状况输入到控制机构54,如果小于预先决定的规定值,则判断为夜间或没有人活动,自动地切换到稍降低了冰箱的冷却性能的省电模式。然后,在照度水平大于规定值的情况下,将运转恢复到通常模式。但是,由于从屋外瞬时发的光,例如汽车等照明的检测等被排除在外,所以当持续了某种程度的照度水平不再维持时,不解除省电模式。
另外,将过去的照度、门开关、箱内温度划分为某时间单位,且存储于存储机构55,通过对此进行模式判別,来控制冰箱20的运转。
另外,在进入了省电运转的情况下,通过进行通知机构39,例如LED的点亮,将该状况通知给使用者。
此时,当照度传感器36的受光面,即照度传感器罩41被某物遮挡时,不能进行正确的照度检测,不能进行向省电模式的切换、向通常模式的恢复。通常作为遮光的主要原因,可以考虑在冷藏室门22a面上粘贴纸面等。但是,在本实施方式中,粘贴的可能性非常低,在操作基板27a的垂直轴上的上方设置有作为照度检测机构的照度传感器36。因此,不会进行错误的照度检测。另外,虽然未图示,通过在照度传感器附近记载有其存在来促使使用者引起注意,能够进一步防止该障碍。
接着,对实施方式5的冰箱20的省电运转的控制进行说明。
另外,由于实施方式5的冰箱20的控制方框图与实施方式1的冰箱20的控制方框图相同,所以省略其图示。于是,参照实施方式1的冰箱20的控制方框图即图4进行下面的说明。
实施方式5的冰箱20具备作为检测照度的照度检测机构的照度传感器36和人感传感器40,以作为检测冰箱20的周围外部环境即设置环境变化的检测机构。
另外,作为检测冰箱20的使用状况的状态检测机构,装载有门SW51、外部气温传感器52和箱内温度传感器53之类的多个作为检测机构的传感器。
本实施方式的冰箱20通过照度传感器36,检测冰箱20的前面周围的明暗,输出到控制机构54,另外,将该数据存储于存储机构55。同样地,也将从检测冷藏室门22a和其他门的开关状态的门SW51的输出信号得到的门开关数和门开关时间存储于存储机构55。另外,也将由冰箱20的外壳所具有的外部气温传感器52和检测各箱内温度的箱内温度传感器53检测到的温度数据等存储于存储机构55。
每过一定时间都取出该数据,由控制机构54设定运转模式,自动变更压缩机28、冷却风扇31、温度补偿用加热器56、各贮藏室的温度设定。在此,如果由照度传感器36检测为不足5Lx,且其状态经过了一定时间,进一步冷却到了规定温度以下,则自动进入压缩机28的转速抑制和防止过冷运转等省电运转,使作为通知机构39的LED点亮一定时间或闪烁。
由于这些动作流程与实施方式1所述的图7所示的控制流程相同,所以省略其图示和说明。
另外,实施方式5的冰箱20与实施方式1的冰箱20相同,实行睡眠控制和出行控制。这些控制流程与图8和图9所示的流程相同,所以省略这些图示和说明。
另外,实施方式5的冰箱20实行睡眠控制和出行控制时的温度变化及其效果,也如实施方式1中利用图10所述。因此省略该温度变化和效果的图示和详细说明。
另外,下面对实施方式5的冰箱20的出行控制的一个例子进行简单说明。控制机构54将储存于存储机构55的过去的一周的同一天的数据读出,进行分析。其分析结果是,例如,如图6所示,将该天的9点~15点判断为使用者的不在时间。另外,控制机构54将压缩机28等电负载部件控制成,在该天的9点移至省电运转,且在比15点早规定时间切换到通常运转的方式,。
接着,对压缩机28的动作进行说明。
当压缩机28通电时,向电动元件110的定子112供电,通过定子112发生的旋转磁场,转子111旋转。通过转子111的旋转,连结于转子的轴130的偏芯部132进行从轴130的轴心偏芯的旋转运动。
轴130的偏芯运动通过连结于偏芯部132的连结机构137,转换为往复运动,成为连结于连结机构137的另一端的活塞136的往复运动,活塞136边使压缩室134内的容积变化,边进行制冷剂104的吸入压缩。将活塞136在压缩室134内一次往复中吸入喷出的容积称为气缸容积,以气缸容积的大小使冷却的能力发生变化。
具体而言,以转速为20(revolutions per second:每秒转数)rps、28rps、35rps、48rps、58rps和67rps等六档的,多个预先设定的转速运转。另外,在该多档的转速中,比市用电源的转速大的最多有两个,一半以上都是比市用电源的转速小的转速。
在装载有作为该变频压缩机的压缩机28的冰箱20中,在省电运转中,进行低转速运转。该低转速运转的转速采用作为比通常的市用电源的频率即60Hz的1/2的转速低的转速的28rps。另外,也可以以通常的市用电源的转速的1/3即20rps运转。
在睡眠模式中,将转速设为30rps。另外,出行模式与睡眠模式同样,都是节能模式的一种,但与睡眠控制的情况相比,由于检测到了高照度,因此在判断为使用者的活动时间内的出行模式的情况下,设为35rps。
另外,作为通常冷却模式的通常冷却时,以35rps为中心,最大采用48rps。即,采用比日本的市用电源的转速低的转速。
另外,日本的市用电源的转速为50rps或60rps,但在本实施方式中,将更高的市用电源的转速即60rps设想为通常的市用电源的转速。
而且,仅在因门开关等引起的急剧的温度上升而遭受高负荷的情况下,采用60rps以上的转速。
在本实施方式中,在装载有作为该变频压缩机的压缩机28的冰箱20中,在作为如上所述的节能模式的睡眠模式中,将主要的转速设为30rps,虽然同样是节能模式,但与睡眠控制的情况相比,由于检测到更高照度,所以在判断为使用者的活动时间内的出行模式的情况下,将主要的转速设为35rps。
如上所述,压缩机28在作为省电运转的节能模式的基础上,在通常运转时的通常冷却模式下,也通过以比市用电源的转速低的转速运转,来进一步实现省电,并且仅在遭受高负荷的情况下,将电动元件110控制成以市用电源的转速以上的转速进行运转的高负荷冷却模式。由此,在冰箱20的全年使用时,通过聚焦于80%以上的通常冷却时和节能模式,使压缩机28以低转速旋转,在冰箱20中,能够实现大幅省电,能够提供一种进一步实现了节能的冰箱20。
另外,在预料到这些使用者的冰箱20的使用频度低的节能模式下进行运转的情况下,压缩机28以包含比市用电源的转速低的转速A而预先设定的三种以上的转速中任一转速进行运转。另外,压缩机28,在以上述转速A的节能模式进行运转的状态下由照度传感器36检测到规定值以上时,以比其时正在运转的转速A高的高转速且与转速A的转速差最小的转速B进行运转。
这是如下所述的控制:例如,作为睡眠模式,在压缩机以30rps(转速A)进行运转的情况下,即使周围的照度上升,且在照度传感器36中检测到规定以上的高照度的情况下,也不是使转速骤然上升,而是以高于30rps(转速A)的高转速且与30rps(转速A)的转速差最小的35rps(转速B)进行运转。
通过该控制,在由照度传感器36检测到高照度,即检测到冰箱20的使用者的活动时间的情况下,在设想了实际上因冰箱20的门开关而遭受负荷的情况的基础上,作为对应于该高负荷的准备阶段,通过暂时使转速缓慢上升,来防止遭受过大的负荷,实现节能。另外,实际上,在门开关等遭受高负荷的情况下,也能够迅速地移至以高转速进行运转的高负荷模式,因此在实现了节能的基础上,能够在提高了压缩机的可靠性的状态下,与冰箱的高负荷模式相对应。即,能够兼得节能模式下的省电运转和高负荷冷却模式下的高能力冷却两者。
控制机构54在由上述照度传感器36检测到的照度为预先设定的规定值以下的情况下,将电动元件110设为作为以比市用电源的转速低的转速进行运转的节能运转的节能模式,并且在外部气温为25℃附近且没有门开关时的通常冷却时,也将作为通过活塞136在上述压缩室134内往复运动而进行压缩动作的空间的气缸容积加大到可使电动元件110以比市用电源的转速低的转速进行运转的程度。像这样,为了实现节能模式和高负荷模式两者,本发明者们认为重要着眼点的气缸容积需要进行详细地设计,以使其成为作为冰箱20的最佳气缸容积。
所谓该外部气温为25℃附近且没有门开关时的通常冷却时,是指如下的一种状态:作为冰箱20的测定条件,例如,在恒温室这种保持一定温度的密闭空间进行测定的情况下,将作为冰箱20的周围温度的外部气温保持在25℃±2℃的范围内。
接着,对装载于该冰箱20的压缩机28的气缸容积的见解进行说明。
如果从结论开始记述,则装载于变频冰箱的压缩机28是逆变驱动式密闭型压缩机,且,其气缸容积当制冷剂为R600a时是11.5cc~12.5cc,另外,如果是R134a制冷剂,则7cc~7.9cc为最佳气缸容积。
这是因为,压缩机的损失主要由电机效率、以滑动损失为代表的机械效率、压缩效率所决定的,由气缸容积和运转条件的不同会发生较大变化。例如,如图21B所示,当加大气缸容积时,在同一制冷能力下进行运转的情况下,通过从伴随例如10cc~12cc、15cc这种高气缸容积化而来的A移至B,然后移至C,能够实现转速的大幅度降低。
由此,如图21C所示,滑动损失也从A移至B,然后移至C。但是,此时,虽然随着转速的降低,滑动损失从一端A降到B,但从B移至C时,反而由于气缸容积的增大而增大,所以滑动面积越大,滑动损失有增大的倾向。因而,即使仅以滑动损失为一个例子,当过于加大气缸容积时,滑动损失的影响也会更胜一筹,因此只要高气缸容积化即可并非一概而论。
这是压缩机主要为被电机效率和滑动部等所影响的机械损失,和压缩以及吸入特性的体积效率所支配,各个的损失特性可以用如图21C所示的特性表示。另外,将转速和制冷能力按每气缸容积汇总的结果示于图21D。图21D是每气缸容积汇总的制冷能力与COP的关系。
如图21B所示,如果使气缸容积上升,则能够大幅度地降低转速,所以图21C所示的电机效率和滑动损失为图21C的A与B的比较,实质上,高气缸容积化造成的损失减小。但是,当过于加大气缸容积时,滑动损失的影响就会更胜一筹,因此只要高气缸容积即可并非一概而论。
另一方面,近年来已明确,在实际冰箱的运转状态下,压缩机的气缸容积在贮藏室为550L~600L的冰箱中最影响消耗电力,可知通过进行如图21D所示的B区域(图21D的“主要的使用区域”)的效率提高,能够将消耗电力的降低效果最大化。
由以上可知,我们的发明着眼于本使用区域,如果将各损失与效率的关系汇总,则作为压缩机的气缸容积,当制冷剂为R600a时,在11.5cc~12.5cc范围内具有适当值,当制冷剂为R134a时,在7cc~7.9cc范围内具有适当值。
另外,在进行这种冰箱的贮藏室的大容量化的情况下,最重要的事项之一就是压缩机的小型化。即,优选外壳为小型,且气缸容积为大容量。
例如,在使用R600a制冷剂的冷却系统中,在12cc左右的大气缸容积的压缩机中,由于活塞的直径和行程(stroke)大,因此压缩机自身变大。其结果是,当装载到不占地方的细长的冰箱中时,由于冰箱的容积效率变差,所以难以装载。
但是,以装载于冰箱的压缩机的外壳尺寸计,设想将宽度W(mm),进深D(mm),高度H(mm)之积设为外壳容积V(mm3),且将由压缩机的压缩元件的活塞截面积与行程之积确定的气缸容积设为K(mm3)的情况。在这种情况下,在V/K为380以下、或H/K为0.012以下的超小型压缩机中,例如,不管是不是现有装载较困难的550L以上级别的冰箱,都能够装载到冰箱的外壳尺寸为宽900mm、深730mm、高1800mm等的细长冰箱中,由此,能够实现容积效率(实际内容量L/外壳尺寸容积)良好的冰箱。
另外,作为另一观点,相对于气缸容积的压缩机的重量也很重要。这就是,例如,如本实施方式的冰箱20那样,在冰箱主体的上部侧具备压缩机那样的顶组件形的冰箱中,当压缩机的重量较重时,产生滚倒的可能性,或需要用于进一步加强冰箱主体的强度的加强设计。因此,出于用安全性和节省资源的观点的考虑,优选装载重量轻的压缩机。
例如,在设本实施方式的装载于冰箱20的压缩机28的重量为G,且设由压缩机28的压缩元件113的活塞截面积与行程之积确定的气缸容积为K时,通过采用G/K为0.0006以下的超轻量密闭型压缩机作为压缩机28,即使在550L级别的冰箱20中,也能够急剧地地实现轻量化,能够得到降低材料消耗和运输成本的效果。
另外,在像这样实现了高气缸容积或重量降低的压缩机中,温度对策即抑制压缩机的温度上升成为必须解决的课题。
特别是,气缸容积越大,喷出气体温度越高,有可能造成油劣化或阀落座部的油膜消失而产生欠缺。
在本实施方式中,作为该温度对策,通过设计电动元件110的电机的定子112的匝数比来抑制电机温度的上升,抑制压缩机28的温度上升。
本实施方式的压缩机28为10cc以上的往复式压缩机,具有功率元件部,具备以包含不足市用电源频率的转速的运转频率驱动电动元件110的逆变驱动电路,电动元件110具有:镶嵌有永久磁铁的转子111;和在设置于铁芯的齿部集中卷绕有线圈的集中绕组型定子112。另外,在设卷绕于定子112的齿部的线圈的U相、V相、W相各相的长度为L(m),且设线径为D(mm)时,L/D为250以下。
像这样,通过使线径和长度的关系比L/D为250以下来实现焦耳热损耗的降低,由此能够抑制10cc以上的喷出气体温度升高引起的油劣化造成的油泥生成和阀落座部的皮膜不良造成的欠缺这种不良的可能性,能够提供可靠性高的压缩机28。
另外,本实施方式的压缩机28通过加大气缸容积,兼得作为省电运转的节能模式,和解除节能模式进行迅速冷却的高负荷模式两者,但是,特别是在进入了高负荷模式时,有可能造成噪音增大。
作为这种噪音对策之一,在压缩机28上装设压电元件等压电的元件也是有效的降噪方法。这是通过具备对压缩元件113的固定于密闭容器103的压电元件施加电压使其振动的控制机构,活用压电元件一施加电压就伸缩的特性,使微振动发生于密闭容器103。由此,能够产生要消除的频率音的频率的相反相位的振动,所以能够抑制来自密闭容器103的振动。
由此,能够抑制由密闭容器103发生的辐射音和振动,所以能够实现低噪音、低振动化。
另外,当具备将压缩元件113的固定于密闭容器103的压电元件等压电元件的形变转换为电力的转换机构时,压电元件等压电元件一受到振动和形变就带电。因此,利用该特性,安装于密闭容器103的压电元件一受到压缩机28运转中的振动就能够转换为电力。即通过将振动能量转换为其他能量,能够抑制来自密闭容器103的振动,所以能够降低噪音、振动。
另外,作为压电元件等压电元件的形变转换的另一方式,也可以具备将压缩元件113的固定于密闭容器103的压电元件等压电元件的变形转换为电力的转换机构。由此,通过将转换的电力有效地利用于冰箱的显示屏和控制的电力,能够实现进一步的节能,能够实现进一步的省电。
像这样,在将压电元件等压电元件安装于密闭容器103的情况下,振动能量最大的壳体部、尤其是上容器102的上端部变异量也大,使压电元件积极地振动,所以能够进一步保有电能,能够进一步实现节能。
另外,在压电元件形成为纤维状的情况下,不仅将形成为纤维状的珀尔帖元件粘贴于密闭容器103,而且使其含于钢板,或使其含于护罩等压缩机28的树脂材料和冰箱20的树脂材料等。由此,通过利用吸收振动转换为电能且将其能量供给到其他电力供给的供给机构,能够实现节能。
另外,在本实施方式中,通过判别家庭的使用模式,来预测门开关少、食品放入少、不在、外出、就寝等,在其时,至少自动地抑制或停止电负载部件的动作,不麻烦使用者就能够实现节能,另外,通过LED等通知机构39,能够让客户识别,所以能够通知节能性。
另外,在本实施方式中,通过将检测机构设为照度传感器36,用照度传感器36检测的照度变化,预测生活者的生活模式。例如,如果照度检测值不足极小值例如5Lx持续一定时间以上,则推定为就寝,之后,预测为冰箱的使用频度极小,所以通过压缩机28的转速UP的抑制和箱内温度设定的变更,移至省电运转。其后,在照度低的状态持续期间,直到进行下次门开关,都进行省电运转,由此实现节能。
另外,在本实施方式中,通过将检测机构设为人感传感器来检测从人体发出的红外线的能量变化,可知冰箱20周围的人的活动。因此,如果能够判定为不在和就寝等人在一定时间内不在冰箱20附近,则不论深夜白天,都通过压缩机28的转速UP的抑制和箱内温度设定的变更,移至省电运转。其后,在照度低的状态持续期间,直到进行下次门开关,都进行省电运转,由此实现节能。
另外,在本实施方式中,检测机构采用照度传感器36,但也可以为正确地标有时刻的标准电波的接收装置。在这种情况下,由于能够自动且正确地掌握日期时间,所以能够实现对应于各季节的调温设定,另外,在冬季等湿度低时,能够降低温度补偿用加热器等的输入,能够进一步节能。
另外,在本实施方式中,作为检测冰箱20的周围环境的传感器,采用例如通过照度传感器36检测到的照度进行向省电运转的切替的传感器。但是,例如,以照度传感器36为代表那样的检测冰箱20的周围环境的传感器,也可以采用不是作为省电运转开始时的绝对条件发挥功能,而是作为确定省电运转开始条件的省电运转开始的条件设定装置发挥功能的传感器。
在这种情况下,例如,在主控制流程的运转状态下,由照度传感器36检测冰箱20的设置环境的照度,如果其照度不足深夜判定值即不足5Lx,则判定为深夜,在门开关次数在作为规定时间的5分钟内一次也没有的情况下,迅速移至比现状低一档的转速的低转速运转。另一方面,在冰箱20的设置环境的照度为深夜判定值以上时,为了更慎重地判断,进行在判定了三小时的门开关之后再进入下一步那样的严格的条件设定。像这样,通过冰箱20周围的状态检测结果,使进行省电运转的条件的加权发生变化。
由此,在检测到人不在冰箱20的周围进行活动的情况下,以能够更迅速地移至省电运转的方式,放缓省电运转开始的条件设定,反之,在检测到人在活动中的情况下,以慎重判断的方式,严格进行省电运转开始的条件设定。
由此,在检测机构判断为使用者不进行活动的情况下,易移至省电运转,迅速地移至省电运转。另一方面,在检测机构判断为使用者正在进行活动的状态的情况下,为了慎重地鉴定使用者的活动有无,与由鉴定使用状况的门SW51和箱内温度传感器53等检测为使用者正在活动的状态的情况相比,进行更长时间的监视。这样,能够更可靠地对应于使用者的活动,同时能够高可靠性地进行节能效果强的控制。
(实施方式6)
实施方式6的冰箱20的贮藏室的布局与实施方式1所述的图1A所示的布局相同。因此,省略实施方式6的冰箱20的正面图等图示。
图23是本发明的实施方式6的压缩机28的截面图。图24A是实施方式6的压缩机28的曲轴平衡重的立体图。图24B是实施方式6的压缩机28的曲轴平衡重周围的放大图。图25A是实施方式6的压缩机28的弹性部件周围的装配图。图25B是实施方式6的压缩机28的弹性部件周围的截面图。图26A是实施方式6的压缩机28的从气缸体的上面看到的立体图。图26B是实施方式6的压缩机28的从气缸体的下方侧看到的立体图。图27A是实施方式6的压缩机28的吸入管周围的俯视截面图。图27B是实施方式6的压缩机28的吸入管周围的纵截面图。
另外,在本实施方式中,关于与实施方式5相同的结构,附带同一序号,省略说明,关于实施方式5所述的技术思想,只要没有不妥,都能够应用于本实施方式,实施方式5和本实施方式的结构能够组合构成。
冰箱主体21所具有的压缩机28具备密闭容器103。在密闭容器103内收纳有:包含转子111和定子112的电动元件110;和由电动元件110驱动的压缩元件113。压缩元件113具备压缩室134,和在压缩室134内进行往复运动的活塞136。压缩元件113为往复运动型,电动元件110为以包含比市用电源的转速低的转速的多种转速进行运转的变频电动机。
在该图中,将通过将厚2mm~4mm的压延钢板进行深拉深成形而形成的研钵状的下容器101,与反研钵状的上容器102卡合,将卡合部分进行全周焊接接合,形成密闭容器103。在密闭容器103的内部,贮存有由碳氢化合物的R600a构成的制冷剂104,和位于底部的由与R600a相溶性大的矿物油构成的冷冻机油105。在密闭容器103的下侧固定有支脚106,经由支座(未图示),装设于冰箱20。
另外,在密闭容器103内,经由作为弹性部件的弹簧171,装设有具有压缩元件113和电动元件110的机械部116。具体而言,机械部116经由装设于定子112的下端的,作为支承机械部116的支承部件的支承部172和弹簧171,与下容器101的底部连结。
即,装设于该定子112的下端的支承部172和弹簧171为弹性支承机械部116的支承部件。
作为弹性部件的弹簧171装设于密闭容器103侧的保持部173与机械部116侧的支承部172之间。弹簧171相对于密闭容器103侧的保持部173,一部分被压入固定,相对于机械部116侧的支承部172,在半径方向上具备一定间隙,进行嵌合。
在本实施方式中,通过采用较大半径的活塞136,使弹簧171和机械部116侧的支承部172和密闭容器103侧的保持部173为下述的结构。****
首先,通过采用较大半径的活塞136,不平衡量增大。因此,关于作为垂直方向的纵向的弹簧171的配合以使其在稳定的运转状态下,机械部116的振动难以传递到密闭容器103侧,是机械部116侧的支承部172侧成为压入时的配合余量比保持部173侧小的,所谓的松动配合的结构。这是例如在沿纵向施以拉伸时,上侧的支承部172侧以较小的负载可以抽出的结构。
另一方面,通过加大活塞136的直径,不是在稳定时,而是在起动时和停止时,由活塞136的反作用力,使机械部116主要以作为活塞136的振动方向的横向为中心进行较大摆动。由此,易发生作为气缸体133与密闭容器103碰撞的现象的碰擦釜体现象。因此,作为用于减少该碰擦釜体现象的结构,采用如下结构,即,关于作为水平方向的横向的与弹簧171的间隙,机械部116侧的支承部172比保持部173小,支承部172的侧面易碰到弹簧171,以使其抑制相对于横向的活动。
这是如下的结构,即,例如,在对机械部116沿横向施以加重的情况下,最初,在不与弹簧171接触的部分,与保持部173侧相比,支承部172侧更易与弹簧171碰撞。在本实施方式中,具体而言,如图5B所示,构成为支承部172的下端部172a与弹簧171的间隙比保持部173的上端部173a与弹簧171的间隙小。
像这样,机械部116侧的支承部172与弹簧171的关系采用如下的结构,即,与保持部173和弹簧171的关系相比,在纵向,嵌合较小,为松动配合,在横向,更难以活动。
构成下容器101的一部分的终端115在密闭容器103的内外联络电气(未图示),通过引线,向电动元件110供电。
接着,对压缩元件113的详细情况进行说明。
轴130具有:通过压入或热嵌而固定有转子111的主轴部131;和相对于主轴部131偏芯形成的偏芯部132。气缸体133具有大致圆筒形的压缩室134,并且具有用于枢轴支撑轴130的主轴部131的轴承部135,形成于电动元件110的上方。
活塞136与压缩室134进行嵌合(freely fit),用连结机构137,与轴130的偏芯部132连结。通过该结构,将轴130的旋转运动转换为活塞136的往复运动,活塞136通过将压缩室134的空间扩大和缩小,将密闭容器103内的制冷剂104压缩,向制冷循环喷出。
另外,在压缩机28内,从吸入管178吸入制冷剂104,然后从吸入式消声器179的吸入口179c吸入,流入压缩室134。
此时,如图27A所示,吸入管178的中心线178a位于比吸入式消声器179的支承部179a的拐角部179b更靠吸入式消声器179的吸入口179c侧的位置。
另外,如图27B所示,吸入管178的中心线178a位于吸入式消声器179的吸入口179c的大致中心。
另外,在本实施方式中,加大活塞的直径以使作为进行压缩动作时活塞136进行往复运动的距离的行程A、活塞136的长度B、活塞136的直径C的关系为A≤B≤C。
具体而言,活塞136的直径C设为27.8mm,作为活塞136进行往复运动的距离的行程A设为20mm。由此,作为气缸容积,形成12cc的压缩室134的空间。
另外,活塞136的长度B设为21.5mm,形成为活塞136的直径C比长度B大。
另外,行程A为相对于轴130的主轴部131偏芯形成的偏芯部132的偏芯量的2倍的长度。即,本实施方式的偏芯量为10mm。
另外,气缸体133具备通过将活塞136嵌合而形成压缩室134的镗孔175。另外,如本实施方式所述,在较大地形成了活塞136的情况下,为了即使不使气缸体133大型化,也能够提高刚性,并得到充分的强度,在气缸体133的镗孔175附近,具备由曲面构成的凸部即凸起部176a。
另外,为平衡伴随活塞136的往复运动而来的偏负载而装设的曲轴平衡重170与活塞136同样地装设于轴130的偏芯部132。另外,在压缩元件113的上下方向上,曲轴平衡重170的至少一部分位于穿过活塞136的上端的水平线140更上方侧和穿过活塞136的上端的水平线140更下方侧双方。
在本实施方式中,活塞136的上端位于装设于曲轴平衡重170的下方侧的曲轴平衡重170的延伸部170a的水平线上。
另外,关于电动元件110,应用与实施方式5同样的结构,因此省略详细的说明。
关于如上所述结构的冰箱20,下面,对其动作、作用进行说明。
控制机构54通过以实现使电动元件110以比市用电源的转速低的转速进行运转的省电运转,和使电动元件110以市用电源的转速以上的转速进行运转的高负荷冷却运转双方的方式进行控制,将贮藏室(冷藏室22等)冷却到设定温度。
在该冷却时,当压缩机28通电时,向电动元件110的定子112供电,通过定子112发生的旋转磁场,转子111进行旋转。通过转子111的旋转,连结于转子的轴130的偏芯部132进行从轴130的轴心偏芯的旋转运动。
轴130的偏芯运动通过连结于偏芯部132的连结机构137,转换为往复运动,成为连结于连结机构137的另一端的活塞136的往复运动,活塞136边使压缩室134内的容积变化,边进行制冷剂104的吸入压缩。将活塞136在压缩室134内且在一次往复中吸入喷出的容积称为气缸容积,以气缸容积的大小来使冷却的能力发生变化。
另外,作为该压缩机28,采用作为能够以多种预先设定的转速进行运转的可变排量压缩机的变频压缩机。
具体而言,将转速设定为20rps、28rps、35rps、48rps、58rps和67rps等六档。另外,在该多档中,比市用电源的转速大的最多有两个,一半以上都是比市用电源的转速小的转速。
在装载有作为该变频压缩机的压缩机28的冰箱20中,如上所述的省电运转的转速采用作为比通常的市用电源的频率即60Hz的1/2的转速低的转速的28rps。另外,也能够为通常的市用电源的转速的1/3即20rps的运转。
另外,在作为通常冷却模式的通常冷却时,以35rps为中心,最大采用48rps。即,采用比日本的市用电源的转速低的转速。
另外,日本的市用电源的转速为50rps或60rps,但在本实施方式中,将作为更高的市用电源的转速的60rps设想为通常的市用电源的转速。
而且,仅在因门开关等引起的急剧的温度上升而遭受高负荷的情况下,采用60rps以上的转速。
像这样,本实施方式的冰箱20为了实现节能,在实现了作为变频压缩机的压缩机28的节能的基础上,在作为省电运转的节能模式的运转时,通过利用具备较大气缸容积的压缩机28并使其以低转速运转,进行省电。另外,在产生了伴随门开关和箱内温度上升而来的高负荷的情况下,通过具备较大气缸容积的压缩机28在短时间内进行高转速的运转,能够对应于高负荷。其结果是,在实际冰箱中,能够实现一种实现大幅度的省电的压缩机。
另外,如上所述,本实施方式的冰箱20在采用具备较大气缸容积的压缩机28的情况下,着眼于压缩机28的形成气缸容积的活塞136的直径与行程的相互关系。具体而言,不是通过加长行程来形成较大的气缸容积,而是通过加大活塞的直径来形成较大的气缸容积。由此,能够实现在以大范围的转速进行运转时也具备高可靠性的压缩机,能够兼得节能模式下的省电运转和高负荷冷却模式下的高能力冷却两者。
另外,在密闭容器103内,经由作为弹性部件的弹簧171,装设有具有压缩元件113和电动元件110的机械部116。具体而言,通过在装设于下容器101的底部的保持部173与装设于定子112的下端的支承部172之间装设的弹簧171,弹性支承机械部116。
即,装设于该定子112的下端的支承部172和弹簧171为弹性支承机械部116的支承部件。
作为弹性部件的弹簧171构成为支承部172的下端部172a的侧面和弹簧171的间隙比保持部173的上端部173a的侧面和弹簧171的间隙小。即,支承部172与弹簧171的关系为如下的结构,即,在纵向,由于压入时的嵌合余量小,因此成为更松动的配合,在横向,间隙小,更难以活动。通过这样的方式,该半径方向(即水平方向)的间隙作为抑制碰擦釜体的缓冲机构发挥功能。
另外,在本实施方式中,弹簧171、支承部172和保持部173都采用压入的嵌合。但是,也可以至少将保持部173侧设为压入,支承部侧为具备间隙的松动嵌合。在这种情况下,也能够实现与制成如下结构的情况同样的效果,该结构为,与弹簧171和保持部173相比,弹簧171和支承部172在上下方向上易抽出,即以较小的负载即可抽出。
如上所述,在本实施方式中,由于通过采用较大半径的活塞136,不平衡量增大,所以,关于垂直方向即纵向的弹簧171的配合以使其在稳定的运转状态下,机械部116的振动难以传递到密闭容器103侧,是机械部侧的支承部172侧成为配合余量比保持部173侧小的,所谓的松动嵌合的结构。由此,在采用直径较大的活塞136的情况下,也能够抑制经由密闭容器103传递到压缩机28的外部的振动。
另外,通过加大活塞136的直径,不是在稳定时,而是在起动时和停止时,由活塞136的反作用力,使机械部116主要以活塞136的振动方向即横向为中心进行较大摆动。由此,易发生作为气缸体133与密闭容器103碰撞的现象的碰擦釜体现象。
因此,弹簧171相对于支承部172,在半径方向上具备比保持部173小的间隙,以使其成为如下的结构,即,在对机械部116沿横向施以加重的情况下,最初,在不与弹簧171接触的部分,与保持部173侧相比,支承部172侧更易与弹簧171碰撞。由此,能够抑制伴随机械部116的起动和停止而来的碰擦釜体现象。
另外,在本实施方式中,为平衡伴随活塞136的往复运动而来的偏负载而装设的曲轴平衡重170与活塞136同样地装设于轴130的偏芯部132。另外,在压缩元件113的上下方向上,曲轴平衡重170的至少一部分位于穿过活塞136的上端的水平线140更上方侧和穿过活塞136的上端的水平线140更下方侧双方。
在本实施方式中,活塞136位于装设于曲轴平衡重170的下方侧的曲轴平衡重170的延伸部170a的水平线上。
即,为了平衡伴随较大活塞136的往复运动而来的偏负载,需要加大曲轴平衡重170的形状,增大重量。在本实施方式中,在运转中,在活塞136位于下止点时,活塞136位于曲轴平衡重170的延伸部170a的水平线上,且,延伸部170a配置于主轴部131侧。因此,能够以降低压缩机28的整体高度的方式配置曲轴平衡重170,且能够避免延伸部170a与活塞136的干扰。
另外,即使延伸部170a位于穿过活塞136的上端的水平线140更下方侧,也同样能够以降低压缩机28的整体高度的方式配置曲轴平衡重170,且能够避免延伸部170a与活塞136的干扰。
因此,在加大曲轴平衡重170的形状增大重量的情况下,也能够以降低压缩机28的整体高度的方式配置曲轴平衡重170。
即,本实施方式在将压缩机28装载于加大箱内容量那样的大容量冰箱20的情况下,尽管通常通过加长行程降低活塞136的大小和重量能够减小不平衡量,反而特意采用聚焦于加大活塞136的直径的构造。在采用这种构造的情况下,为了减小活塞136的不平衡量,在抑制了压缩元件113的整体高度的基础上,设计为尽量在接近活塞136的部分装设曲轴平衡重170。由此,能够进一步减小振动,并且通过减小伴随活塞136的往复运动而来的不平衡量,能够抑制滑动部的部分接触等,能够具备可靠性高的大气缸容积的压缩机28。
另外,在压缩机28内,从吸入管178吸入制冷剂104。在从吸入式消声器179的吸入口179c吸入制冷剂104流到压缩室134时,吸入管178的中心线178a位于比吸入式消声器179的支承部179a的拐角部179b更靠吸入式消声器179的吸入口179c侧的位置。另外,吸入管178的中心线178a位于吸入式消声器179的吸入口179c的大致中心。
在此,通过利用具备较大气缸容积的压缩机28,以低旋转的转速为中心进行压缩动作。在这种情况下,由于被吸入式消声器179吸入的制冷剂104的流速低,所以吸力小,从吸入管178流入的制冷剂104因开放到高温壳体内而具有进行热交换的倾向。即,制冷剂104具有以较高温的状态吸入压缩室134的倾向。
但是,在本实施方式中,吸入管178的中心线178a在水平方向上位于比吸入式消声器179的支承部179a的拐角部179b更靠吸入式消声器179的吸入口179c侧的位置,且,在上下方向上,位于吸入式消声器179的吸入口179c的大致中心。通过这样的方式,能够更可靠地将从吸入管178流入的较低温的制冷剂104吸入吸入式消声器179的吸入口179c,能够提高压缩机的吸入效率,从而提高压缩机的效率。即,能够具备更节能的冰箱用压缩机28。
另外,气缸体133具备通过将活塞136嵌合而形成压缩室134的镗孔175。在如本实施方式那样较大地形成活塞136的情况下,为了即使不将气缸体133大型化也能够提高刚性并得到充分的强度,在气缸体133的镗孔175附近具备作为由曲面构成的凸部的凸起部176a。
另外,气缸体133在与凸起部176a夹着轴130的主轴部131进行嵌合的轴承177的轴承孔177a而在相反侧也具备凸起部176b。由此,以抗轴承177的负载的方式提高气缸体133整体的强度。
像这样,作为提高气缸体133整体强度时的最简单的方法,可以考虑加大气缸体133整体的体积和重量。但是,在本实施方式中,从对环境的考虑出发,为了节省资源且高效地提高气缸体133的强度,具有提高压缩室134的强度的凸起部176a,和与该凸起部176a夹着轴承177而位于相反侧的凸起部176b。由此,以能够平衡良好地承受轴承177的负载的最小限的凸形状,提高刚性。即,形成更节省资源且刚性高的气缸体133。
(实施方式7)
图28是本发明的实施方式7的密闭型压缩机即压缩机28的纵截面图。图29是实施方式7的压缩元件113的主要部分的纵截面图。图30(a)、图30(b)、图30(c)和图30(d)依次是表示压缩行程的活塞136的变化的图。具体而言,图30(a)、图30(b)、图30(c)分别表示压缩行程的初期状态。图30(d)表示压缩行程的后期状态。
气缸体133具有彼此以固定于一定位置的方式配置的大致圆筒形的镗孔175,和轴承177。在镗孔175内可往复运动地插设有活塞136,形成压缩室134。
另外,在本实施方式中,关于与实施方式5和6相同的结构,附带同一序号,省略说明。关于实施方式5和6所述的技术思想,只要没有不妥,都能够应用于本实施方式,实施方式5和6和本实施方式的结构能够组合构成。
作为连结机构137的连杆的一端连结于偏芯部132,其另一端经由活塞销143连结于活塞136。
在此,在气缸体133上设有镗孔175以使之与活塞136和配流盘139一同形成压缩室134。如图29所示,镗孔175形成为具有圆锥部134b和直孔部134a,所述圆锥部134b,从活塞136位于上止点的一侧向位于下止点的一侧,内径尺寸从D1增大到D3(D3>D1),所述直孔部134a,在对应于达到了上止点的活塞136的压缩室134侧的端部的位置,仅在轴方向长度L1区间,内径尺寸在轴方向上恒定。另外,活塞136跨越全长形成为相同外径尺寸D2。
如图29所示,气缸体133的镗孔175形成为,在活塞136位于下止点的状态下,该活塞136的压缩室134相反侧露在密闭容器103内。
另外,在活塞136的外周面136a的压缩室134侧凹设有大致环状的供油槽136b。以在活塞136位于下止点的状态下,该供油槽136b的至少一部分从镗孔175露出而与密闭容器103连通的方式,形成有切去了镗孔175的周壁的一部分的缺口部120。
电动元件110的转子111使轴130旋转,偏芯部132的旋转运动经由连结机构137传递到活塞136。由此,活塞136在压缩室134内进行往复运动。通过活塞136的往复运动,从省略图示的冷却系统,将制冷剂气体(气化后的状态的制冷剂104,以下,简单地记述为“制冷剂104”)吸入压缩室134内,压缩后,再次喷到冷却系统。
在活塞136从图29所示的下止点位置到以压缩制冷剂104的压缩行程移动到上止点侧的途中的状态下,压缩室134内的压力不会急剧上升。因此,即使活塞136的外周面136a与圆锥部134b的间隙较大,也会通过冷冻机油105的密封效果,几乎不发生制冷剂104的泄漏,活塞136的滑动阻力也小。
另外,随着压缩行程的增大,压缩室134内的制冷剂104的压力逐渐上升,在活塞136刚达到上止点的附近位置前,压缩室134内的压力急剧上升。但是,在上止点侧,活塞136的外周面136a与圆锥部134b的间隙变小,因此能够降低制冷剂104的泄漏发生。此时,直孔部134a与将该直孔部134a制成圆锥状的情况相比,以降低增大到了规定喷出压力的制冷剂104的泄漏的方式发挥作用。
另外,活塞136形成为,在位于下止点的状态下,该活塞136的连结机构137侧从气缸体133露出。因此,从轴130的上端飞溅的冷冻机油105充沛地供给到活塞136的外周面136a,并被保持。
另外,在活塞136位于下止点的状态下,凹设于活塞136的外周面136a的压缩室134侧的大致环状的供油槽136b的至少一部分形成为,经由缺口部120,从镗孔175露出。因此,从轴130的上端飞溅的冷冻机油105充沛地供给到供油槽136b,并被保持。
由此,在压缩行程,在向气缸体133的由镗孔175构成的压缩室134的内周面与活塞136的外周面136a的间隙供给的冷冻机油105也增多。
另外,由于大致环状的供油槽136b直到与镗孔175的直孔部134a相对的位置可动,所以冷冻机油105易被输送到滑动阻力最大的直孔部134a。
以上的结果是,通过气缸体133和活塞136的滑动部,能够供给大量冷冻机油105,并且能够良好地保持该冷冻机油105,另外,能够减小活塞136接近上止点位置的状态下的滑动阻力。由此,能够实现高效化。
已知,作为密闭型压缩机的压缩机28形成有轴承177枢轴支撑轴130的主轴部131的偏芯部132侧的端部的悬臂梁轴承,轴130在主轴部131与轴承177的间隙内倾斜,并且其方向和倾斜角度为也因运转条件等而变的复杂变化。
这是因为,轴130特别受压缩室134内的压力负载和作为活塞136和连杆的连结机构137的惯性力等复杂力的影响。
因此,图30所示的表示轴130的倾斜的示意图是推定的图。
首先,对压缩行程的初期进行说明。
在压缩行程的初期,也不明确轴130是怎样倾斜的,但如上所述,可以认为轴130的倾斜变化很复杂,随之,活塞136也进行复杂的变化。
但是,在压缩行程的初期,由于活塞136位于由圆筒形孔部构成的压缩室134内的圆锥部134b的范围内,所以通过很小的力就能够简单地倾斜。因此,活塞136可以认为通常沿圆锥部134b的任一内壁面滑动。
在此,对活塞136大体上与轴130进行同样地倾斜,且沿由圆筒形孔部构成的压缩室134内的上方的圆锥部134b滑动的情况进行说明。
如图30(a)所示,当活塞136的上方侧外周面136d边与由圆筒形孔部构成的压缩室134内的上方的圆锥部134b滑动,边向压缩室134侧移动时,如图30(b)所示,不与圆锥部134b进行滑动的活塞136的下方侧外周面136e的顶端缘部136c与和上方侧外周面136d相对的圆锥部134b接触。
此时,在发明者们的实验中,推测为如图30(c)所示,活塞136的倾斜方向相对于由圆筒形孔部构成的压缩室134的轴心翻转,至此,不与圆锥部134b进行滑动的外周面(在本例中,为下方侧外周面136e)侧以与圆锥部134b进行滑动的方式变化。
可以认为,以不与圆锥部134b进行滑动的活塞136的下方侧外周面136e侧的顶端缘部136c接触到圆锥部134b为起点,轴130较大地向压缩室134相反侧倾斜,活塞136的倾斜方向相对于由圆筒形孔部构成的压缩室134的轴心翻转。
无论如何,当压缩行程进一步增大,在压缩行程的中期以后,压缩室134内的制冷剂104的压力增大时,由于仅由相对于轴130的偏芯部132位于一侧的主轴部131枢轴支撑制冷剂104的压缩负载,所以轴130在主轴部131和轴承177的间隙内倾斜,边改变方向,边增大,且向压缩室134相反侧倾斜。
其后,如图30(d)所示,活塞136以其轴心与由圆筒形孔部构成的压缩室134内的直孔部134a的轴心大致一致的方式修正倾斜,并进一步向压缩室134侧移动,与将直孔部134a制成圆锥状的情况相比,进行更降低了增大到规定的喷出压力的制冷剂104泄漏的压缩。
以上,对在压缩行程的初期,活塞136大致与轴130进行同样地倾斜,且沿由圆筒形孔部构成的压缩室134内的上方的圆锥部134b滑动的情况进行了说明。但是,在活塞136与轴130的倾斜不同的情况下,也认为至少活塞136沿圆锥部134b的任一部位倾斜,同样地推测为,活塞136的倾斜方向翻转,至此,不与圆锥部134b进行滑动的外周面136a侧以与圆锥部134b进行滑动的方式变化。
以上是对搀合有推测的活塞136的变化的说明,下面对上述活塞136的变化的本发明的技术思想进行说明。
关注图30所述的活塞136的变化,且改变圆锥部134b的设计参数进行了实验。通过该实验能够得到如下结果,即,联想活塞136的顶端缘部136c接触到圆锥部134b的时刻为压缩行程的初期的圆锥设计,相比为压缩行程的中期以后的圆锥设计,噪音较小。
其原因推测为,在压缩室134内的压力高且压缩负载大的压缩行程的中期以后时,由于轴130的倾斜方向翻转的速度或活塞136的倾斜方向翻转的速度大,所以活塞136的外周面136a与圆锥部134b接触时的接触、碰撞较严重。
根据以上的结果和推测可知,以在压缩行程的初期,活塞136的倾斜方向相对于由圆筒形孔部构成的压缩室134的轴心有活动余量的方式,形成有压缩元件113。这是因为,与在压缩行程的中期以后活塞136的倾斜方向进行翻转相比,在压缩行程的初期,活塞有活动余量,能够进行翻转等,在这种情况下,能够缓和翻转时的活塞136和由圆筒形孔部构成的压缩室134的接触,得到的结论是,这关系到低噪音化。
具体而言,为了以在压缩行程的初期,活塞136的倾斜方向相对于由圆筒形孔部构成的压缩室134的轴心具有活动余量的方式形成压缩元件113,如下所述。即,在活塞136的外周面136a沿圆锥部134b移动到压缩室134侧时,以外周面136a与不滑动的圆锥部134b接触的时刻(参照图30(b))为压缩行程的初期的方式,将压缩元件113形成为,在压缩行程的上游侧的位置形成圆锥部134b,且在压缩行程的下游侧具备直孔部134a。
另外,在活塞136的顶端缘部136c不与圆锥部134b接触时,活塞136的倾斜方向也具有翻转的可能性,在该情况下也可以认为,活动余量只要是压缩行程的初期,就同样能够得到效果。
因此,作为在压缩行程的初期活塞136的顶端缘部136c与圆锥部134b接触的设计之一,在本实施方式中,在与圆锥部134b邻接并与活塞136的压缩室134侧的上端部对应的由圆筒形孔部构成的压缩室134的部位,具备内径尺寸在水平方向上恒定的直孔部134a。
虽然作为具备该直孔部134a的效果之一,与将直孔部134a制成圆锥状的情况相比,能够降低增大到规定的喷出压力的制冷剂104的泄漏的情况如上所述,但通过具备直孔部134a,活塞136的外周面136a的顶端缘部136c能够将外周面136a与不滑动的圆锥部134b接触的时刻设为压缩行程的初期。
如上所述,优选结构为,在活塞136位于下止点时,即位于吸入行程的终点(=压缩行程的起点)时,至少与活塞136的活塞销143相比,压缩室134侧的外周面136a的一部分即使在压缩室134中也位于圆锥部134b。更优选结构为,在活塞136位于下止点时,即位于吸入行程的终点(=压缩行程的起点)时,活塞136的顶端面136f即使在压缩室134中也位于圆锥部134b。
通过这样的方式,在压缩行程的初期必然使活塞136能够具有活动余量,能够更平稳地进行压缩动作。由此,如本申请发明的实施方式5和6详述,在形成较大的气缸容积时,尽管通常通过加长行程降低活塞136的大小和重量,能够减小不平衡量,反而特意采用聚焦于加大活塞直径的构造,在这种情况下,也在压缩行程的初期必然使活塞136通过具有垂直方向即上下方向的活动余量,能够加大活塞136的直径,且,能够抑制因活塞的长度小而成为不利因素的滑动部的部分接触等,能够具备可靠性高的大气缸容积的压缩机28。
另外,在进行如实施方式5和6详述的压缩动作时,关于以作为活塞136进行往复运动的距离的行程A、活塞136的长度B、活塞136的直径C的关系为A≤B≤C的方式加大了活塞直径这种滑动部的部分接触等,由于活塞易活动,所以更显著,但通过具备本发明的圆锥部134b,并特意设置活动余量,能够降低活塞的部分接触,能够具备可靠性高且噪音小的压缩机
因而,通过加大活塞136的直径,能够形成较大的气缸容积,且,通过进一步减小活塞136的长度,能够进一步减小伴随往复运动而来的负载。由此,能够实现在以大范围的转速进行运转时也具备高可靠性的压缩机28,能够兼得节能模式下的省电运转和高负荷冷却模式下的高能力冷却两者。
另外,关于圆锥部134b的轴方向长度,需要制成用直孔部134a来减小压缩室134内的制冷剂104的泄漏,且将活塞136的顶端面136f与圆锥部134b接触的时刻设为压缩行程的初期的长度。
在此,所谓压缩行程的初期,在本说明书中定义为,从下止点到上止点的整个行程(压缩室134的往复运动方向的长度)中,活塞136的顶端面136f比中心更靠轴130侧的压缩动作的初期行程。
在这种情况下,优选结构为,在压缩行程的初期阶段(到压缩室134内的往复运动方向的中点),比活塞销143更靠压缩室134侧的外周面136a的一部分位于与圆锥部134b相对的位置。更优选结构为,在该初期阶段,活塞136的顶端面136f即使在压缩室134中也位于圆锥部134b。
具体而言,在本实施方式中,圆锥部134b的轴方向长度优选为压缩室134的往复运动方向的长度的1/3以上,更优选设为1/2以上。另外,关于上限,为了用直孔部134a降低压缩室134内的制冷剂104的泄漏,优选在压缩行程的后期的压力高的行程(最后的1/4)中,至少顶端面136f位于直孔部,所以圆锥部长度设为整个行程的3/4以下。
另外,活塞136的倾斜方向相对于由圆筒形孔部构成的压缩室134的轴心进行翻转,至此,不与圆锥部134b进行滑动的外周面136a侧以与圆锥部134b滑动的方式进行变化,在这种情况下,虽然与圆锥部134b接触的活塞136的外周面136a的轴方向长度短,但会充分地供给从轴130的上端向密闭容器103内的整个周方向水平飞溅的冷冻机油105。
因此,充分地供给到活塞136的外周面136a的冷冻机油105能够缓和活塞136的外周面136a和圆锥部134b的接触,能够实现高效化和低噪音化。
另外,在活塞136的外周凹设有供油槽136b,以供油槽136b在活塞136的下止点附近与密闭容器103内连通的方式,形成有切去了由圆筒形孔部构成的压缩室134的周壁的一部分的缺口部120。
因此,从轴130的上端向密闭容器103内的整个周方向水平飞溅的冷冻机油105被保持于供油槽136b,能够充分地供给到由圆筒形孔部构成的压缩室134内的圆锥部134b和直孔部134a。由此,能够得到冷冻机油105的密封效果,能够降低制冷剂104的泄漏,并且,充分地供给到活塞136的外周面136a的冷冻机油105能够缓和活塞136的外周面136a和圆锥部134b的接触,能够实现高效化和低噪音化。
另外,在本实施方式中,将连结机构137设为连杆,但通过将具有球关节等可动部的连结机构作为连结机构137而使用,也能够得到与本实施方式同样的效果。
(实施方式8)
图31是表示本发明的实施方式8的压缩机28的特性的图。另外,在图31中,横轴表示与使作为密闭型压缩机的压缩机28运转的转速大致相同的电源频率,纵轴是表示效率的成绩系数COP。
图32是实施方式8的作为密闭型压缩机的压缩机28所使用的活塞136周围的元件的放大图。图33是实施方式8的作为密闭型压缩机的压缩机28所使用的活塞136的顶面图。图34是从图33所示的活塞136的B方向看到的正面图。图35是表示实施方式8的作为密闭型压缩机的压缩机28所使用的活塞136的第一其他结构例的顶面图。图36是从图35的C方向看到的正面图。图37是表示实施方式8的作为密闭型压缩机的压缩机28所使用的活塞136的第二其他结构例的顶面图。
在本实施方式中,将实施方式5~7所述的内容的压缩机28的活塞136制成另一方式。具体而言,本实施方式的活塞136为,活塞136的垂直方向上侧和下侧的重量不同。另外,本实施方式的活塞136是与上述各实施方式的活塞136以外的结构组合而实施的活塞,关于活塞136以外的结构,省略具体的说明。
在实施方式8的活塞136的外周面150,在插入活塞销143的销孔142的周围,形成有销孔圆锥部141和陷入活塞136的径方向内侧的凹陷部163。凹陷部163具备垂直方向上侧的第一凹陷部154,和垂直方向下侧的第二凹陷部155,第一凹陷部154和第二凹陷部155以相同的容积形成。
该凹陷部163形成为与活塞136的顶端面136f和裙端面152都不连通,表示将凹陷部163进行了平面展开时的形状的轮廓线为不与活塞136的轴心形成一切平行线的形状。
根据表示活塞136位于下止点的状态的图32可知,在活塞136位于下止点附近时,成为活塞136的裙端面152侧的一部分从气缸体133的镗孔175露出于密闭容器103内的空间的结构。
另外,同样地,根据活塞136位于下止点的状态可知,在活塞136位于下止点附近时,凹陷部163的第一凹陷部154和第二凹陷部155都成为一部分从气缸体133的镗孔175露出于密闭容器103内的空间的结构。
另外,关于凹陷部163的第一凹陷部154和第二凹陷部155的形状,活塞136的向裙端面152侧伸出的部分157的曲率形成为,比与活塞136的顶端面136f侧的大致直线的缘部158的连接线R形状156的曲率小。
活塞136以穿过其轴心X且相对于轴130垂直的平面195为基准,分为垂直方向上侧192和垂直方向下侧193。
在该垂直方向上侧192,从裙端面152向顶端面136f陷没的槽口部194形成为左右对称。
通过将该槽口部194设置于垂直方向上侧192,活塞136的垂直方向上侧192的重量比垂直方向下侧193的重量轻。其结果是,活塞136的重心相对于其轴心位于垂直方向下侧193内。
对这种在垂直方向的上侧和下侧重量不同的活塞136,换言之,活塞136的重心在垂直方向上位于中心以外时的活塞,进行实验后的结果用图31表示。
如图31所示,测定作为上述结构的密闭型压缩机的压缩机28的效率的结果,得到如下结果,即,该效率与现有的活塞的重心在垂直方向上位于中心那样的密闭型压缩机的效率相比,不管运转的转速如何都得到了提高。
该效率提高与抑制压缩机28的滑动部的部分接触等直接相关,通过抑制滑动部的部分接触等,也有助于降噪。关于该效率提高的理由,以下进行推测。
当活塞136在压缩室134内进行往复运动时,通过重心位置偏移至垂直方向下方,分别作用于活塞136的垂直方向上侧192和垂直方向下侧193的惯性力不同,成为不平衡。因此,推测为,以活塞136的裙端面152侧在镗孔175内位于垂直方向下方,且顶端面136f侧位于垂直方向上方这种方式,或者反之,以活塞136的裙端面152侧在镗孔175内位于垂直方向上方,且顶端面136f侧位于垂直方向下方这种方式,边在作为垂直方向的上下方向上倾斜翻转,边滑动。换言之,推测为,活塞136通过在上下方向上具有活动余量,易滑动。
像这样,通过活塞136倾斜滑动,能够促进冷冻机油105的润滑,在活塞136和镗孔175的形成压缩室134的内壁面的滑动中,油膜压力上升,其结果是,在活塞136进行往复运动时,能够形成稳定的润滑状态,所以推测为是能够降低滑动损失的。
接着,对槽口部194的重量进行说明。
如在上述活塞136的结构中所述,通过设置槽口部194,活塞136的垂直方向上侧192的重量形成为比垂直方向下侧193的重量轻,确认具有效率提高效果。
像这样,通过活塞的垂直方向上侧和下侧的重量因槽口部194而不同,能够调节不平衡量。
另一方面,供油机构通过随着轴130的旋转而发生的离心力,使冷冻机油105上升,穿过轴130的供油槽(未图示),使到达偏芯部132的冷冻机油105散布在密闭容器103内。
散布的冷冻机油105碰到接触部分,就经由缺口部120,从上方滴下且附着于活塞136的外周面150。
此时,在活塞136位于下止点的状态下,形成为该活塞136的包含凹陷部163的一部分从气缸体133露出,所以散布的冷冻机油105经由缺口部120,从上方较多地直接供给到活塞136的凹陷部163,并被保持。
另外,滴下且附着于活塞136的外周面150的冷冻机油105随着活塞136的往复运动,供给到凹陷部163以外的活塞136的外周面150、供油槽136b等,将活塞136的外周面150和镗孔175之间润滑。
特别是,在活塞136从下止点向上止点移动时,随着活塞136的移动,冷冻机油105被有效地引入镗孔175与活塞136的外周面150之间。
在此,将凹陷部163进行平面展开时的形状呈如下那样的曲线形状,即,以不形成一切与活塞136的轴心的平行线的方式,在活塞136的裙方向上,滑动幅度增大。由此,进入凹陷部163的冷冻机油105容易被输送到凹陷部163的顶端面136f侧的大致直线的缘部158附近,并进行贮存,另外,油也被从凹陷部163供给到供油槽136b而贮存。
因此,大量冷冻机油105被供给到镗孔175和活塞136的滑动部,并且其该冷冻机油105以良好的状态被保持。
通过该作用,在镗孔175和活塞136的外周面150之间,能够维持充分的油膜,能够得到极高的密封性,能够得到体积效率的提高实现的制冷能力提高。
另外,将凹陷部163进行平面展开时的形状不形成一切与活塞136的轴心的平行线,换言之,将凹陷部163进行平面展开时的形状由与活塞136的轴芯的平行线以外的形状构成。由此,能够防止在形成活塞136的与轴心的平行线时产生的,往复运动方向的磨损之类的局部磨损,与提高润滑性相结合,能够得到高可靠性。
上述活塞136的润滑性的提高技术,和使活塞136的重心相对于轴心位于垂直方向的上侧或下侧的效率提高技术都是有助于效率提高的技术。在本实施方式中,还可以得出如下结论,即,通过活塞136的润滑性的提高技术,进一步提高活塞136的重心位置实现的效率提高技术,与以现有技术为基本的标准的密闭型压缩机相比,效率提高的比例明显。
另外,在以23rps以下的转速进行运转时,虽然作为密闭型压缩机的压缩机28的固定损失相对于全部损失的比率大,但在那种消耗电力降低效果高的低转速的运转中,能够实现滑动损失的降低和低振动化,其效果在低转速运转中特别显著。
另外,制冷剂R600a的密度比历来用于冰箱等的制冷剂R134a小,因此,为了得到与使用制冷剂R134a的密闭型压缩机相同的制冷能力,在使用制冷剂R600a的情况下,气缸容积变大,且活塞136的外径变大。
另外,如实施方式5~7所述,压缩机28通过加大活塞136的直径,形成较大的气缸容积,由此实现在以大范围的转速进行运转时也具备高可靠性的压缩机,且实现节能模式下的省电运转和高负荷冷却模式下的高能力冷却两者。
因此,经由镗孔175和活塞136的间隙而制冷剂104泄漏到密闭容器103内的流道截面积变大,制冷剂104易泄漏。但是,本实施方式的活塞136通过因作为垂直方向的上下方向的不平衡而在上下方向上具有活动余量这种润滑性的提高技术,能够提高活塞136和镗孔175的滑动部的润滑性。其结果是,镗孔175和活塞136的间隙的密封性提高。
因此,如本发明所述,即使活塞136的直径增大,也能够有效地降低制冷剂104的泄漏,也能够提供一种高效率的压缩机。
另外,在装载有如上所述的具有高效压缩机28的冷冻装置的冰箱20中,能够进一步降低消耗电力。
另外,在本实施方式中,在活塞136的垂直方向上侧192,从裙端面152向顶端面136f陷没的槽口部194形成为左右对称。但是,实验确认,即使将该活塞136倒装而槽口部194位于垂直方向的下方,效率也会同样提高。
另外,在活塞136的垂直方向上侧192,设置从裙端面152向顶端面136f陷没的槽口部194,使活塞136的重心相对于其轴心位于垂直方向下侧193内。但是,即使不设置槽口部194,通过将第一凹陷部154设为比第二凹陷部155大的容积,使活塞136的重心相对于其轴心位于垂直方向下侧193内,也同样能够实施。
另外,即使全然不设置槽口部194、第一凹陷部154和第二凹陷部155,而是在活塞136的垂直方向上侧192和垂直方向下侧193,通过其他结构,形成为两者的体积不同,也同样能够实施。例如,可以考虑采用如下结构等,即,在运转中几乎不影响活塞136和镗孔175的形成压缩室134的内壁面的间隙变化的程度上,部分地使用不同的金属。
如上所述,不管怎样,只要活塞136形成为重心相对于其轴心位于垂直方向上侧192或垂直方向下侧193,就会确认运转时的效率提高,用于实现其结构的详细结构存在多个。
例如,作为槽口部194,将图33和图34所示的结构以外的结构示于图35和图36。
在图35和图36中,槽口部194为从活塞136的裙端面152和顶端面136f设置的孔,在垂直方向上侧192,且相对于穿过轴心的垂直平面199设置于对称位置。当然,即使槽口部194位于垂直方向的下方,也同样能够实施。
另外,在本实施方式中,将压缩元件113配置在电动元件110的上方。但是,即使将压缩元件113配置在电动元件110的下方,也同样能够实施。另外,从振动的观点出发,优选将压缩元件113配置在电动元件110的上方,抑制从作为激振源的压缩元件113经由弹簧171向密闭容器103的振动传递。
另外,作为与为了通过作为垂直方向的上下方向的不平衡而在上下方向上具有活动余量,使活塞136的垂直方向的上侧和下侧的重量不同的方式不同的方式,如图37所示,也可以在活塞136的顶端面136f具备凸状的突起部136g。
另外,这些通过作为垂直方向的上下方向的不平衡而在上下方向上具有活动余量的活塞136的形状,当与实施方式7所述的在镗孔175上具备圆锥部134b的构造进行组合时,能够进一步得到在作为垂直方向的上下方向上利用活动余量的复合效果,是不言而喻的。
通过实施方式7所述的在镗孔175上具备134b的构造,在压缩行程的初期必然使活塞能够具有活动余量,能够更平稳地进行压缩动作。因此,在形成较大的气缸容积时,尽管通常通过加长行程降低活塞的大小和重量,能够降低不平衡量,反而特意采用聚焦于加大活塞的直径的构造,在这种情况下,也在压缩行程的初期必然使活塞具有作为垂直方向的上下方向的活动余量。因此,能够抑制因活塞的直径大且活塞的长度短而成为不利因素的滑动部的部分接触等,能够具备振动低且可靠性高的大气缸容积的压缩机28。
另外,通过采用装载有作为上述密闭型压缩机的压缩机28的家用电冰箱那样的冷冻冷藏装置(未图示),能够降低消耗电力。
产业上的可利用性
本发明的冰箱作为设置照度检测机构等检测机构,且利用其结果自动地将运转模式切换到省电运转等的家用或商用冰箱,能够实施和应用。另外,本发明能够应用于家用或商用冰箱进行自动省电运转时的控制。
符号说明
20   冰箱
21   冰箱主体
22   冷藏室
22a  冷藏室门
23   制冰室
24   切换室
25   冷冻室
26   蔬菜室
27   操作部
27a  操作基板
28   压缩机
29   冷却室
30   冷却器
31   冷却风扇
32   辐射加热器
36   照度传感器
37   操作开关
38   显示灯
39   通知机构(LED)
40   人感传感器
41   照度传感器罩
42   LED罩
43   操作基板罩
51   门SW
52   外部气温传感器
53   箱内温度传感器
54   控制机构
55   存储机构
56   温度补偿用加热器
57   箱内照明
61   判定机构
77   显示部罩
78   显示部
79   基板
80   照度传感器
81   标识符
82   操作显示部
82a  操作开关
83   通知LED
84   受光元件
85   防止反射部
86   通知灯罩
87   受光部罩
89   基板罩
89a  基板罩爪部
89b  侧壁面
103  密闭容器
110  电动元件
111  转子
112  定子
113  压缩元件
116  机械部
130  轴
132  偏芯部
133  气缸体
134  压缩室
134a 直孔部
134b 圆锥部
136  活塞
170  曲轴平衡重
171  弹簧
175  镗孔

Claims (12)

1.一种冰箱,其具有冰箱主体,所述冰箱的特征在于,包括:
第一检测机构,其能够检测所述冰箱周围的外部环境变化;
第二检测机构,其能够检测所述冰箱的箱内环境变化;
控制机构,其具有控制所述冰箱主体所具有的电负载部件的动作,根据来自所述第一检测机构的输出信号,自动地切换到抑制或停止所述电负载部件的动作的省电运转的功能;和
存储机构,其储存来自所述第一检测机构的输出信号和来自所述第二检测机构的输出信号所示的信息,其中
所述控制机构,除了具有自动地切换到所述省电运转的功能之外,还具有定制了与储存于所述存储机构的信息相应的、所述冷藏库的使用状态的学习功能,进行具有所述学习功能的省电运转,
所述控制机构通过将所述第一检测机构的输出信号作为用于变更所述第二检测机构的使用判定值的信息来利用,用所述第一检测机构的输出信号和所述第二检测机构的输出信号双方来判定是否向省电运转切换,
所述控制机构具有修正功能,在遵循决定的作为所述电负载部件的动作的抑制或停止的模式的所述省电运转的模式使所述电负载部件进行所述省电运转的情况下,当根据来自所述第一检测机构的输出信号判定使用者为活动状态时,自动地从所述省电运转切换到通常运转。
2.如权利要求1所述的冰箱,其特征在于:
所述控制机构根据储存于所述存储机构的信息,判定所述冰箱的每个时段的使用状态,并决定作为所述电负载部件的动作的抑制或停止的模式的所述省电运转的模式使得在判定为非使用状态的时段使所述电负载部件进行所述省电运转。
3.如权利要求1所述的冰箱,其特征在于:
所述控制机构根据来自所述第一检测机构的输出信号,判定使用者的活动状态,当判定所述使用者为非活动状态时,切换到所述省电运转。
4.如权利要求1所述的冰箱,其特征在于:
所述第一检测机构是检测所述冰箱周围的照度的照度传感器。
5.如权利要求1所述的冰箱,其特征在于:
所述第一检测机构是根据从所述人体发出的红外线的变化量来检测所述冰箱周围的人的活动的人感传感器。
6.如权利要求1所述的冰箱,其特征在于:
所述第二检测机构是检测冰箱的门开关状况的门开关状况检测机构。
7.如权利要求1所述的冰箱,其特征在于:
所述第二检测机构是检测冰箱的箱内温度的箱内温度检测机构。
8.如权利要求1所述的冰箱,其特征在于:
还具有通知机构,其用于在所述电负载部件进行所述省电运转的情况下,使所述冰箱的使用者认知所述省电运转正在进行。
9.如权利要求8所述的冰箱,其特征在于:
所述通知机构具有:在所述省电运转开始之后的规定期间动作的第一通知机构;和经过所述规定期间后动作的第二通知机构。
10.如权利要求1所述的冰箱,其特征在于:
所述冰箱主体具有:具有贮藏室的隔热箱体;开关自如地封闭所述贮藏室的开口的门;构成制冷循环的压缩机;冷凝器;减压器;和蒸发器,
所述压缩机是以包含比市用电源的转速低的转速的多个转速驱动的变频电动机,
所述控制机构以如下方式控制所述压缩机:
(a)在外部气温为25℃附近且没有所述门的开关情况的通常冷却时,所述压缩机在以比所述市用电源的转速低的转速动作的节能模式下动作;
(b)仅在因所述门开关或暖气侵入而遭受高负荷的高负荷冷却模式时,所述压缩机在以市用电源的转速以上的转速动作的高负荷冷却模式下动作。
11.一种压缩机,其装载于如权利要求10所述的冰箱,具有压缩室和在所述压缩室内进行往复运动的活塞,所述压缩机的特征在于:
作为通过所述活塞在所述压缩室内进行往复运动而进行压缩动作的空间的容积的气缸容积,是即使在外部气温为25℃附近且没有所述门开关时的通常冷却时,也能够用比所述市用电源的转速低的转速驱动所述压缩机的大小。
12.一种压缩机,其装载于如权利要求10所述的冰箱,具有压缩室和在所述压缩室内进行往复运动的活塞,所述压缩机的特征在于:
所述活塞的直径比作为所述活塞进行往复运动的距离的行程大。
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