【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機の起動時の液圧縮を防止する冷蔵庫に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球環境への意識が高まり、地球温暖化抑制のため冷蔵庫に用いられる冷媒も代替フロンから炭化水素を主成分にした可燃性冷媒への移行が進められている。
【０００３】
冷媒を炭化水素を主成分にした可燃性冷媒にすることで、圧縮機内のオイルに溶け込む冷媒量は従来の代替フロンに比べて多く（以下冷媒が多量にオイルに溶け込んでいる状態を寝込みと表現する）、特に電源投入時一回目の起動時において圧縮機内オイルに溶け込んだ液冷媒が気泡状になって溶出することによりフォーミング現象が発生したり、或は、液冷媒を圧縮機が直接吸い込むことにより液圧縮が発生し、圧縮機の故障の原因になることになる。
【０００４】
一般に、圧縮機に室内及び室外側熱交換器を冷媒配管で接続したヒートポンプ式冷凍装置においては、電動要素を予め設定された設定時間内だけ欠相通電して油溜め空間等を加熱し、かつ、この欠相通電を行った後に圧縮機を起動するような制御が設けられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
以下、図面を参照しながら上記従来のヒートポンプ式冷凍装置を説明する。
【０００６】
図９は、従来のヒートポンプ式冷凍装置の配管系統図である。図に示すように、ヒートポンプ式冷凍装置は、圧縮機１、四方弁２、ファン６が付設された室内熱交換器３、同じくファン７が付設された室外熱交換器４をそれぞれ冷媒配管で接続して構成されている。
【０００７】
また、圧縮機１は底部に油溜め空間１０を有する密閉容器１１に、圧縮要素１２と、圧縮要素１２を駆動する電動要素を構成する三相電動機１３とを内装している。また、膨張弁５は各熱交換器３、４間の冷媒配管に介装されたものであり、ヒートポンプ式冷凍装置の電源ブレーカ１５、ヒートポンプ式冷凍装置の運転用スイッチ１６がある。
【０００８】
そして、上記のように構成されたヒートポンプ式冷凍装置により冷房運転を行う場合には、四方弁２を同図破線で示すように切換えて、圧縮機１からの吐出冷媒を室外側熱交換器４から室内側熱交換器３に送って室内冷房を行う。また、暖房運転を行うときには、四方弁２を同図実線のように切換えて、圧縮機１からの吐出冷媒を室内側熱交換器３から室外側熱交換器４に送って室内暖房を行う。
【０００９】
以上のような暖房運転を行った後に、運転用スイッチ１６をオフして停止し放置した時、または、ヒートポンプ式冷凍装置の電源ブレーカ１５をオフして停止し、ヒートポンプ式冷凍装置が通電されないまま放置された時に、密閉容器１１に設けた油溜め空間１０の油中に液冷媒が寝込む。この寝込んだ液冷媒を排出するための液冷媒排出機構を以下に説明する構成とした。
【００１０】
即ち、この液冷媒排出機構は、ヒートポンプ式冷凍装置の運転用スイッチ１６をオンにした時のみ、予め設定する時間内だけ圧縮機１の三相電動機１３に設ける各コイル巻線のうち二相の巻線に単相通電し、かつ、その後に圧縮機１に三相通電を行うよう制御するための制御装置１７を設けたものであり、次にその動作を説明する。
【００１１】
ヒートポンプ式冷凍装置の運転用スイッチ１６をオンにして電源が投入されると、制御回路１７の制御により、予め設定した時間（欠相通電による液冷媒排出実験等により決定した時間、即ち、密閉容器１１内が液冷媒で満液の状態から、圧縮機が問題なく起動できる液面高さになるまでに必要な液冷媒排出のための時間）だけ、欠相通電用リレー１８（通常運転用リレー１９に対し並列接続されている）がオンし、圧縮機１の三相電動機１３に設けた各コイル巻線のうち二相の巻線に単相通電される。
【００１２】
この状態では三相電動機１３は回転せず、単相通電によるコイル巻線の発熱のみが生じ、油溜め空間１０内に寝込んだ液冷媒を加熱する。加熱された液冷媒は、圧縮機１内から蒸発し、温度の低いアキュムレータ２０や室内、室外熱交換器３、４等に移動する。予め設定した時間後に、圧縮機１内には、圧縮機１が起動時に支障が無い量の液冷媒しか残らない。この時、制御回路１７により、欠相通電用リレー１８はオフし、通常運転用リレー１９がオンして、圧縮機１は、液冷媒の寝込み量が極めて少ない状態で起動する。
【００１３】
【特許文献１】
特開２０００−２９２０１７号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来のヒートポンプ式冷凍装置方法を冷蔵庫に適応した場合は、圧縮機を欠相通電によるコイル巻線の発熱で油溜め空間１０内に寝込んだ液冷媒を加熱しており、電源投入後すぐに圧縮機を起動することができないことで冷蔵庫を所定の温度まで冷却する時間が長くなるという課題がある。また、消費電力量が増大してしまうという課題がある。
【００１５】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、炭化水素系冷媒を用いた圧縮機において、起動時の液圧縮を防止し、消費電力量の増大がなく電源投入時直後から圧縮機を起動させ速やかに所定の温度まで冷却できる冷蔵庫を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の冷蔵庫の発明は、密閉容器内にオイルを貯留するとともに、電動要素と、電動要素により駆動され、ガス吸入口を密閉容器内に開口した圧縮要素と、電動要素および圧縮要素を収容した圧縮機と、電動要素を駆動制御する制御手段と、電源投入後１回目の起動かどうかを判定する起動判定手段とを備え、冷媒は炭化水素を主成分とし、前記圧縮機を前記起動判定手段により電源投入後１回目の起動時のみを、通常回転数より低回転数で運転させるものであり、消費電力量の増大がなく圧縮機起動時の寝込み冷媒発泡を抑え、発泡オイルの液圧縮を防止することができ、電源投入時直後から圧縮機を起動させ冷蔵庫を速やかに所定の温度まで冷却できる。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、冷蔵庫の周囲温度を検知する温度検知手段を備え、前記温度検知手段により任意の周囲温度以下の時に、圧縮機を起動判定手段により電源投入後１回目の起動時のみを、通常回転数より低回転数で運転させるものであり、圧縮機内オイルに溶け込む冷媒量が多い冷蔵庫周囲温度が任意の周囲温度より低い場合に急激な発泡現象を防止し、圧縮機内オイルに溶け込む冷媒量が少ない冷蔵庫周囲温度が任意の周囲温度より高い場合は、電源投入後１回目の起動時でも通常回転数で圧縮機を運転し冷蔵庫を所定の温度まで冷却できる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、圧縮機を電源投入後１回目の起動時のみを、一定時間通常回転数より低回転数で運転させ、一定時間後給油保護回転数まで回転数を変化させるものであり、圧縮要素に十分な給油ができ信頼性の向上が図れる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項記載の発明において、冷媒の純度は８０％以上であるものであり、不純物の発泡助長要因が排除でき、さらなる圧縮機起動時の寝込み冷媒発泡の抑制ができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発明において、オイルは鉱油であるものであり、圧縮機内に必要なオイルを貯めることができ信頼性の向上が図れる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発明において、封入冷媒量は５０ｇ以上であるものであり、どのような条件下においても圧縮機内に必要なオイルを貯めることができ信頼性の向上が図れる。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の発明において、低速回転数は４０Ｈｚ以下であるものであり、寝込み冷媒発泡現象はさらに緩和される。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の発明において、低速回転を行う時間は２秒以上、３０秒以内であるものであり、低速回転時間を少なくでき、冷蔵庫をさらに速やかに所定の温度まで冷却できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による冷蔵庫の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、従来と同一構成には、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２５】
（実施の形態１）
本発明による実施の形態１について、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
図１は本発明の実施の形態１による冷蔵庫を説明する冷凍サイクル構成図である。図２は冷蔵庫の実施の形態１による冷蔵庫を説明する圧縮機断面図である。図３は本発明の実施の形態１による冷蔵庫の運転制御のフローチャートである。
【００２７】
図１から図３において、冷蔵庫２３は、圧縮機２１、凝縮器２９、キャピラリーチューブ３０、蒸発器３１を順次接続した冷凍サイクルを備え、制御手段２８で運転制御される。
【００２８】
圧縮機２１は、密閉容器２４内に電動要素２５、圧縮要素２６を有し、密閉容器２４の底部にはオイル２２が貯留されている。冷凍サイクルを循環する冷媒は、炭化水素を主成分とした、たとえばイソブタンなどの可燃性自然冷媒であり、圧縮機２１に戻る吸入口２７は密閉容器２４の空間に開口している。また、オイル２２は鉱油を用いている。また、炭化水素を主成分とした冷媒は、純度が８０％以上のものを用いている。ここで冷媒の純度とはＪＩＳ−Ｋ０１１４で示すようなガスクロマトグラフでの定量分析による成分比率を言う。前記冷凍サイクルの冷媒封入量は５０〜１００ｇとしている。
【００２９】
また、前記制御手段２８により、圧縮機２１起動時の一定時間、前記圧縮機２１を電源周波数より低い周波数、たとえば４０Ｈｚ以下で運転制御するようにしている。
【００３０】
また、起動判定手段３２は、圧縮機２１の起動が電源投入後１回目の起動かどうかを判定する。
【００３１】
このような構成において次に作用を説明する。
【００３２】
制御手段２８は冷蔵庫２３の貯蔵室（図示せず）の温度が所定の温度より高い際に、電動要素２５に運転開始の指示をだす。電動要素２５の回転により圧縮要素２６は駆動される。冷媒ガスは密閉容器２４の空間内に開口した吸入口２７から圧縮要素２６に吸い込まれ、圧縮された後、凝縮器２９、キャピラリーチューブ３０、蒸発器３１の順に冷凍サイクルを循環する。オイル２２は密閉容器２４内に貯留されているため、圧縮要素２６の駆動により密閉容器２４内に飛散し、ごく微量であるが、冷媒とともに吸入口２７より吸い込まれ、冷凍サイクルの中を循環する。従い、吐出されたオイル２２を確実に圧縮機２１に戻らせるために、オイル２２は冷媒ガスに相溶性のよいものを選択している。この結果、密閉容器２４に貯留されているオイル２２にも多量の冷媒が溶け込むことになる。なお、炭化水素系冷媒と鉱油との相溶性（オイルに対する冷媒の溶け込み量）は、フロン系冷媒ＨＦＣ１３４ａとエステル油との相溶性に比べ２〜３割り良い特性を持っている。
【００３３】
次に冷媒サイクルの動作を説明する。寝込み状態から、制御手段２８から駆動開始の指示が出ると上記作用により圧縮機２１が圧縮を開始する（ステップＳ１）。起動判定手段３２は、圧縮機２１の起動が電源投入後１回目の起動かどうかを判定し（ステップＳ２）、圧縮機２１の起動が電源投入後１回目の起動時のみ電動要素２５は４０Ｈｚ回転で運転する（ステップＳ３）。密閉容器２４内は圧縮要素２６により冷媒が吸入されることで、圧力が下がってゆく。この時、電動要素２５は４０Ｈｚ回転により運転されるため、吸い込み冷媒の単位時間内の量が制限され、密閉容器２４内の圧力降下は緩やかになる。圧力降下が緩やかなため、オイル２２に溶け込んでいる冷媒は徐々にオイル２２より遊離し、急激な発泡現象は回避される。従い、急激な発泡により発生する泡がないことにより、重なりあったオイル２２の泡が吸入口２７に達することがなく、オイル圧縮は起こらない。
【００３４】
従って、オイル圧縮による異音の発生も生じず、また圧縮機２１の信頼性も高まる。また、圧縮機２１は駆動の必要があると、従来のような起動までに所定時間を要することもなく、すぐに運転を開始することができるので、速やかに冷却することができる。また、従来のように冷媒遊離のためだけに使う余分な電力を消費せず、省エネ効果を得ることができる。また、低速回転運転は圧縮機の騒音レベルも低く、圧縮機が回り始めるときの起動音を小さく抑えることができる。特に、本実施の形態で説明したように、炭化水素系冷媒と鉱油との組み合わせにおいて、上記作用効果を得やすい。これは、炭化水素系冷媒と鉱油との相溶性は、フロン系冷媒ＨＦＣ１３４ａとエステル油との相溶性に比べ２〜３割り良い特性を持っていることによるものである。
【００３５】
また、寝込み状態でない電源投入後２回目以降の起動時には、起動時から圧縮機２１は通常回転数で運転することで、速やかに貯蔵室を設定温度まで冷却できる。
【００３６】
なお、本実施例では冷媒膨張器としてキャピラリーチューブ３０を採用しているが、減圧機であれば作用は変わらない。また、本実施例では、冷凍システムの構成要素が各１個ずつの基本的な構成であるが、構成要素が複数となるものでも同様の作用となる。
【００３７】
また、冷媒純度は８０％以上としたため、不純物の発泡助長要因が排除でき、よりいっそう発泡現象の抑制ができる。
【００３８】
また、炭化水素冷媒は鉱油との相溶性が極めて良好であり、オイル２２を鉱油としたため、吐出されたオイル２２はよりいっそう、戻りやすくなる。
【００３９】
また、冷却器を複数設けたり、冷却負荷が比較的大きい冷凍サイクルを有する冷蔵庫では封入冷媒量を５０ｇ〜１００ｇとするが、封入冷媒量が多くなっても上記作用効果により、液圧縮が起こらず、低騒音化、高信頼性を得ることができる。
【００４０】
また、低速回転数を、４０Ｈｚ以下としたため、商用電源周波数５０／６０Ｈｚに比較して８０％あるいは６６％の低い回転数でであり、圧力降下はいっそう緩やかになり、発泡現象はよりいっそう緩和される。
【００４１】
（実施の形態２）
本発明による実施の形態２について、図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態１と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４２】
図４は冷蔵庫の実施の形態２による冷蔵庫を説明する冷凍サイクル構成図である。図５は冷蔵庫の実施の形態２による冷蔵庫を説明するフローチャートである。
【００４３】
図４、５において、温度検知手段３３は冷蔵庫の周囲温度を検知し、制御手段２８に信号を出力する。
【００４４】
次に冷媒サイクルの動作を説明する。寝込み状態から、制御手段２８から駆動開始の指示が出ると上記作用により圧縮機２１が圧縮を開始する（ステップＳ４）。起動判定手段３２は、圧縮機２１の起動が電源投入後１回目の起動時（ステップＳ５）で、さらに温度検知手段３３が任意の設定温度以下である２０℃以下を検知した時（ステップＳ６）のみ電動要素２５は４０Ｈｚ回転で運転する（ステップＳ７）。これにより圧縮機２１内オイルに溶け込む冷媒量が少ない冷蔵庫周囲温度が任意の周囲温度より高い場合は、電源投入後１回目の起動時でも通常回転数で圧縮機２１を運転できるので、速やかに貯蔵室を設定温度まで冷却できる。
【００４５】
また、寝込み状態でない電源投入後２回目以降の起動時には、起動時から圧縮機２１は通常回転数で運転することで、速やかに貯蔵室を設定温度まで冷却できる。
【００４６】
（実施の形態３）
本発明による実施の形態３について、図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態１から２と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４７】
図６は冷蔵庫の実施の形態３による冷蔵庫を説明する冷凍サイクル構成図である。図７は冷蔵庫の実施の形態３による冷蔵庫を説明するフローチャートである。図８は冷蔵庫の実施の形態３による冷蔵庫を説明する圧縮機の運転回転数が高回転へ移行する場合を示すタイムチャートである。
【００４８】
タイマー手段３４は圧縮機２１が起動してから時間を積算し、設定時間まで積算すると制御手段２８に信号を出力する。
【００４９】
次に冷媒サイクルの動作を説明する。制御手段２８から駆動開始の指示が出ると上記作用により圧縮機２１が圧縮を開始する（ステップＳ８）。起動判定手段３２は、圧縮機２１の起動が電源投入後１回目の起動時（ステップＳ９）に、タイマー手段３４が時間積算を開始（ステップＳ１０）し、タイマー手段３４が任意の設定時間である１２秒間までは、電動要素２５は低回転である４０Ｈｚ回転で運転する（ステップＳ１１）。そして制御手段２８はタイマー手段３４が１２秒間を積算した時点で、圧縮機２１を給油可能回転数まで変化させる（ステップＳ１２）これにより圧縮要素に十分な給油ができ信頼性の向上が図れる。
【００５０】
この後、例えば貯蔵室（図示せず）の温度が高いときは、圧縮機２１の回転数を高回転に移行し、速やかに貯蔵室の温度を下げていくことにより貯蔵室の冷え遅れを防止することができる。あるいは、貯蔵室の温度が比較的低いときは圧縮機２１の回転数をさらに下げ、冷凍サイクル効率の高い運転を実施でき、無駄な消費電力量の消費を防止し、騒音も抑えることができる。
【００５１】
通常、本発明を実施しない冷凍サイクルでは、発泡現象は圧縮機の駆動開始より２秒から３０秒の間に見られる。すなわち、本発明では低速運転時間を２秒以上としたことにより、低速運転中の冷媒循環量の少ない時間が短くなり、貯蔵室（図示せず）の冷え遅れが防止できる。また、３０秒以下としたことで、確実に発泡現象を抑えることができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１に記載の発明は、密閉容器内にオイルを貯留するとともに、電動要素と、電動要素により駆動され、ガス吸入口を密閉容器内に開口した圧縮要素と、電動要素および圧縮要素を収容した圧縮機と、電動要素を駆動制御する制御手段と、電源投入後１回目の起動かどうかを判定する起動判定手段とを備え、冷媒は炭化水素を主成分とし、前記圧縮機を前記起動判定手段により電源投入後１回目の起動時のみを、通常回転数より低回転数で運転させるものであり、泡状オイルの圧縮要素への吸い込みが防止できることより、圧縮機耐久性に悪影響するオイル圧縮を防止することができるとともに、圧縮機駆動必要時にすぐ運転を開始することができ、貯蔵室の冷え遅れも抑えることができる。
【００５３】
さらに、冷媒遊離のためだけに使う余分な電力を消費する必要もない。また、低速回転運転は圧縮機の騒音レベルも低く、圧縮機が回り始めるときの起動音を小さく抑えることができる。
【００５４】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、冷蔵庫の周囲温度を検知する温度検知手段を備え、前記温度検知手段により任意の周囲温度以下の時に、圧縮機を起動判定手段により電源投入後１回目の起動時のみを、通常回転数より低回転数で運転させるものであり、圧縮機内オイルに溶け込む冷媒量が少ない冷蔵庫周囲温度が任意の周囲温度より高い場合は、電源投入後１回目の起動時でも通常回転数で圧縮機を運転し冷蔵庫を所定の温度まで冷却できる。
【００５５】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、圧縮機を電源投入後１回目の起動時のみを、一定時間通常回転数より低回転数で運転させ、一定時間後給油保護回転数まで回転数を変化させるものであり、圧縮要素に十分な給油ができ信頼性の向上が図れる。
【００５６】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項記載の発明において、冷媒の純度は８０％以上であるものであり、さらなる圧縮機起動時の寝込み冷媒発泡の抑制ができる。
【００５７】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発明において、オイルは鉱油であるものであり、圧縮機内に必要なオイルを貯めることができ信頼性の向上が図れる。
【００５８】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発明において、封入冷媒量は５０ｇ以上であるものであり、どのような条件下においても圧縮機内に必要なオイルを貯めることができ信頼性の向上が図れる。
【００５９】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の発明において、低速回転数は４０Ｈｚ以下であるものであり、寝込み冷媒発泡現象はさらに緩和される。
【００６０】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の発明において、低速回転を行う時間は２秒以上、３０秒以内であるものであり、低速運転時間を２秒以上としたことにより、低速運転中の冷媒循環量の少ない時間が短くなり、貯蔵室（図示せず）の冷え遅れがさらに防止でき、３０秒以下としたことで、確実に発泡現象を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による冷蔵庫を説明する冷凍サイクル構成図
【図２】本発明の実施の形態１による冷蔵庫を説明する圧縮機断面図
【図３】本発明の実施の形態１による冷蔵庫の運転制御のフローチャート
【図４】本発明の実施の形態２による冷蔵庫を説明する冷凍サイクル構成図
【図５】本発明の実施の形態２による冷蔵庫を説明するフローチャート
【図６】本発明の実施の形態３による冷蔵庫を説明する冷凍サイクル構成図
【図７】本発明の実施の形態３による冷蔵庫を説明するフローチャート
【図８】本発明の実施の形態３による冷蔵庫を説明する圧縮機の運転回転数が高回転へ移行する場合を示すタイムチャート
【図９】従来の冷凍装置の配管系統図
【符号の説明】
２１ 圧縮機
２２ オイル
２３ 冷蔵庫
２４ 密閉容器
２５ 電動要素
２６ 圧縮要素
２７ 吸入口
２８ 制御手段
３２ 起動判定手段
３３ 温度検知手段
３４ タイマー手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a refrigerator that prevents liquid compression when a compressor is started.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the awareness of the global environment has increased, and the refrigerant used in refrigerators to suppress global warming has been shifting from alternative chlorofluorocarbons to combustible refrigerants mainly composed of hydrocarbons.
[0003]
By making the refrigerant a combustible refrigerant mainly composed of hydrocarbons, the amount of refrigerant that dissolves in the oil in the compressor is larger than that of conventional alternative chlorofluorocarbons (hereinafter, a state in which a large amount of refrigerant is dissolved in oil is expressed as stagnation). In particular, when the power is turned on for the first time when the power is turned on, the liquid refrigerant dissolved in the oil in the compressor is bubbled and eluted, or the forming phenomenon occurs, or the liquid refrigerant is directly sucked by the compressor. As a result, liquid compression occurs, causing a compressor failure.
[0004]
In general, in a heat pump refrigeration system in which indoor and outdoor heat exchangers are connected to a compressor by refrigerant piping, an electric element is energized for a predetermined period of time within a preset time period to heat an oil sump space and the like, and A control for starting the compressor after performing this phase loss energization is provided (for example, refer to Patent Document 1).
[0005]
The conventional heat pump refrigeration apparatus will be described below with reference to the drawings.
[0006]
FIG. 9 is a piping diagram of a conventional heat pump refrigeration apparatus. As shown in the figure, the heat pump type refrigeration apparatus is connected to a compressor 1, a four-way valve 2, an indoor heat exchanger 3 provided with a fan 6, and an outdoor heat exchanger 4 provided with a fan 7 by refrigerant pipes, respectively. Configured.
[0007]
The compressor 1 includes a compression element 12 and a three-phase electric motor 13 constituting an electric element for driving the compression element 12 in a sealed container 11 having an oil sump space 10 at the bottom. The expansion valve 5 is interposed in a refrigerant pipe between the heat exchangers 3 and 4, and includes a power breaker 15 for a heat pump refrigeration apparatus and an operation switch 16 for the heat pump refrigeration apparatus.
[0008]
When the cooling operation is performed by the heat pump type refrigeration apparatus configured as described above, the four-way valve 2 is switched as indicated by the broken line in FIG. 1 to discharge refrigerant discharged from the compressor 1 to the outdoor heat exchanger 4. To the indoor heat exchanger 3 to cool the room. Further, when performing the heating operation, the four-way valve 2 is switched as indicated by the solid line in the figure, and the refrigerant discharged from the compressor 1 is sent from the indoor heat exchanger 3 to the outdoor heat exchanger 4 to perform indoor heating.
[0009]
After performing the heating operation as described above, when the operation switch 16 is turned off and stopped and left, or when the power breaker 15 of the heat pump refrigeration device is turned off and stopped, the heat pump refrigeration device is not energized. When left unattended, the liquid refrigerant stagnates in the oil in the oil sump space 10 provided in the sealed container 11. The liquid refrigerant discharge mechanism for discharging the stagnation liquid refrigerant is configured as described below.
[0010]
In other words, this liquid refrigerant discharge mechanism is a two-phase of the coil windings provided in the three-phase motor 13 of the compressor 1 for a preset time only when the operation switch 16 of the heat pump refrigeration apparatus is turned on. A control device 17 is provided for performing control so that the winding is single-phase energized and then the compressor 1 is three-phase energized, and the operation thereof will be described next.
[0011]
When the operation switch 16 of the heat pump refrigeration apparatus is turned on and the power is turned on, the control circuit 17 controls to set a preset time (a time determined by a liquid refrigerant discharge experiment or the like by phase loss energization, that is, a sealed container). 11 is a phase-opening energization relay 18 (normal operation relay) for a period of time required for the liquid refrigerant to be discharged from a liquid refrigerant full state to a liquid level level at which the compressor can be started without problems. 19 is connected in parallel), and two-phase windings of the coil windings provided in the three-phase motor 13 of the compressor 1 are energized in a single phase.
[0012]
In this state, the three-phase motor 13 does not rotate, only the coil winding generates heat due to single-phase conduction, and heats the liquid refrigerant that has fallen into the oil sump space 10. The heated liquid refrigerant evaporates from the compressor 1 and moves to the accumulator 20 having a low temperature, the indoor and outdoor heat exchangers 3 and 4 and the like. After a preset time, only an amount of liquid refrigerant that does not hinder the compressor 1 from starting up remains in the compressor 1. At this time, the phase loss relay 18 is turned off by the control circuit 17, the normal operation relay 19 is turned on, and the compressor 1 is started in a state where the amount of stagnation of the liquid refrigerant is extremely small.
[0013]
[Patent Document 1]
JP 2000-292017 A [0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the above conventional heat pump refrigeration apparatus method is applied to a refrigerator, the compressor heats the liquid refrigerant sleeping in the oil sump space 10 due to the heat generated by the coil winding due to the phase loss energization. There is a problem that it takes a long time to cool the refrigerator to a predetermined temperature because the compressor cannot be started. There is also a problem that the amount of power consumption increases.
[0015]
The present invention solves the above-described conventional problems. In a compressor using a hydrocarbon-based refrigerant, liquid compression at the time of start-up is prevented, and the compressor is started immediately after power-on without increasing power consumption. It aims at providing the refrigerator which can be rapidly cooled to predetermined temperature.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The refrigerator invention according to claim 1 of the present invention stores oil in an airtight container, an electric element, a compression element driven by the electric element, and having a gas inlet opening in the airtight container, and an electric element And a compressor containing the compression element, a control means for driving and controlling the electric element, and an activation determination means for determining whether or not the first activation is performed after the power is turned on. The machine is operated only at the first startup after the power is turned on by the startup determination means at a lower rotational speed than the normal rotational speed, and there is no increase in power consumption and suppresses the stagnant refrigerant foaming at the start of the compressor, Liquid compression of foamed oil can be prevented, and the refrigerator can be quickly cooled to a predetermined temperature by starting the compressor immediately after the power is turned on.
[0017]
The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, further comprising temperature detection means for detecting the ambient temperature of the refrigerator, and when the temperature detection means is below an arbitrary ambient temperature, the start determination means for starting the compressor. Only when the power is turned on for the first time after the power is turned on, the engine is operated at a lower rotational speed than the normal rotational speed. When the refrigerator ambient temperature is much lower than the ambient temperature, If the ambient temperature of the refrigerator is less than the desired ambient temperature to prevent the phenomenon and the amount of refrigerant that dissolves in the oil in the compressor is higher than the desired ambient temperature, the compressor is operated at the normal rotation speed even at the first startup after turning on the power. Can cool down to.
[0018]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the compressor is operated at a lower rotational speed than the normal rotational speed for a certain period of time only when the compressor is turned on for the first time after the power is turned on. The rotational speed is changed up to the oil supply protection rotational speed after the time, and sufficient oil can be supplied to the compression element to improve the reliability.
[0019]
The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the purity of the refrigerant is 80% or more, and the factor for promoting foaming of impurities can be eliminated, and further compressor start-up is performed. Slow refrigerant foaming at the time can be suppressed.
[0020]
The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4, wherein the oil is a mineral oil, and the required oil can be stored in the compressor, so that the reliability is high. Improvement can be achieved.
[0021]
The invention according to claim 6 is the invention according to any one of claims 1 to 5, wherein the amount of the enclosed refrigerant is 50 g or more, and is necessary in the compressor under any conditions. Oil can be stored and reliability can be improved.
[0022]
The invention according to claim 7 is the invention according to any one of claims 1 to 6, wherein the low-speed rotation speed is 40 Hz or less, and the sleeping refrigerant foaming phenomenon is further alleviated.
[0023]
The invention according to claim 8 is the invention according to any one of claims 1 to 7, wherein the low-speed rotation time is 2 seconds or more and within 30 seconds, and the low-speed rotation time is The refrigerator can be reduced to a predetermined temperature more quickly.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a refrigerator according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as the past, and detailed description is abbreviate | omitted.
[0025]
(Embodiment 1)
Embodiment 1 according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0026]
FIG. 1 is a refrigeration cycle configuration diagram illustrating a refrigerator according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a compressor cross-sectional view illustrating the refrigerator according to Embodiment 1 of the refrigerator. FIG. 3 is a flowchart of the operation control of the refrigerator according to the first embodiment of the present invention.
[0027]
1 to 3, the refrigerator 23 includes a refrigeration cycle in which a compressor 21, a condenser 29, a capillary tube 30, and an evaporator 31 are sequentially connected, and the operation is controlled by the control means 28.
[0028]
The compressor 21 has an electric element 25 and a compression element 26 in a sealed container 24, and oil 22 is stored at the bottom of the sealed container 24. The refrigerant circulating in the refrigeration cycle is a combustible natural refrigerant such as isobutane having hydrocarbon as a main component, and an inlet 27 that returns to the compressor 21 opens into the space of the sealed container 24. The oil 22 uses mineral oil. Moreover, the refrigerant | coolant which has a hydrocarbon as a main component uses a thing with a purity of 80% or more. Here, the purity of the refrigerant means a component ratio by quantitative analysis with a gas chromatograph as shown in JIS-K0114. The refrigerant filling amount of the refrigeration cycle is 50 to 100 g.
[0029]
Further, the control means 28 controls the operation of the compressor 21 at a frequency lower than the power supply frequency, for example, 40 Hz or less, for a certain period of time when the compressor 21 is activated.
[0030]
The activation determination unit 32 determines whether the compressor 21 is activated for the first time after the power is turned on.
[0031]
Next, the operation of this configuration will be described.
[0032]
When the temperature of the storage chamber (not shown) of the refrigerator 23 is higher than a predetermined temperature, the control unit 28 instructs the electric element 25 to start operation. The compression element 26 is driven by the rotation of the electric element 25. The refrigerant gas is sucked into the compression element 26 through the suction port 27 opened in the space of the sealed container 24 and compressed, and then circulates in the refrigeration cycle in the order of the condenser 29, the capillary tube 30, and the evaporator 31. Since the oil 22 is stored in the sealed container 24, it is scattered in the sealed container 24 by the drive of the compression element 26, and is very small amount, but is sucked from the suction port 27 together with the refrigerant and circulates in the refrigeration cycle. . Therefore, in order to reliably return the discharged oil 22 to the compressor 21, the oil 22 having a good compatibility with the refrigerant gas is selected. As a result, a large amount of refrigerant also dissolves in the oil 22 stored in the sealed container 24. The compatibility between the hydrocarbon-based refrigerant and the mineral oil (the amount of the refrigerant dissolved in the oil) is 20 to 30% better than the compatibility between the CFC-based refrigerant HFC134a and the ester oil.
[0033]
Next, the operation of the refrigerant cycle will be described. When an instruction to start driving is issued from the control means 28 from the sleeping state, the compressor 21 starts compression by the above action (step S1). The start determination means 32 determines whether the start of the compressor 21 is the first start after the power is turned on (step S2), and the electric element 25 rotates 40 Hz only when the compressor 21 is started for the first time after the power is turned on. (Step S3). As the refrigerant is sucked into the sealed container 24 by the compression element 26, the pressure is lowered. At this time, since the electric element 25 is operated by 40 Hz rotation, the amount of the sucked refrigerant in the unit time is limited, and the pressure drop in the sealed container 24 becomes gentle. Since the pressure drop is gradual, the refrigerant dissolved in the oil 22 is gradually released from the oil 22 and a sudden foaming phenomenon is avoided. Accordingly, since there are no bubbles generated due to rapid foaming, the overlapping bubbles of the oil 22 do not reach the suction port 27, and oil compression does not occur.
[0034]
Therefore, no abnormal noise is generated due to oil compression, and the reliability of the compressor 21 is improved. Further, when the compressor 21 needs to be driven, it does not take a predetermined time until the start-up as in the prior art, and the operation can be started immediately, so that the compressor 21 can be quickly cooled. In addition, it is possible to obtain an energy saving effect without consuming extra power used only for releasing the refrigerant as in the prior art. Further, the low-speed rotation operation has a low noise level of the compressor, and the startup sound when the compressor starts to rotate can be suppressed to a low level. In particular, as described in the present embodiment, the above-described effects can be easily obtained in a combination of a hydrocarbon-based refrigerant and mineral oil. This is because the compatibility between the hydrocarbon-based refrigerant and the mineral oil has characteristics that are 20 to 30% better than the compatibility between the CFC-based refrigerant HFC134a and the ester oil.
[0035]
In addition, at the time of the second and subsequent start-ups after power-on that is not in the sleep state, the compressor 21 can be operated at the normal rotation speed from the start-up so that the storage room can be quickly cooled to the set temperature.
[0036]
In this embodiment, the capillary tube 30 is used as the refrigerant expander, but the operation is not changed if it is a decompressor. Further, in this embodiment, the refrigeration system has a basic configuration of one component each, but the same effect is obtained even when there are a plurality of components.
[0037]
Further, since the purity of the refrigerant is 80% or more, the factor for promoting foaming of impurities can be eliminated, and the foaming phenomenon can be further suppressed.
[0038]
In addition, the hydrocarbon refrigerant has extremely good compatibility with mineral oil, and since the oil 22 is mineral oil, the discharged oil 22 is more easily returned.
[0039]
Further, in a refrigerator having a plurality of coolers or having a refrigeration cycle with a relatively large cooling load, the amount of enclosed refrigerant is 50 g to 100 g. However, even if the amount of enclosed refrigerant increases, liquid compression does not occur due to the above effects. Low noise and high reliability can be obtained.
[0040]
In addition, since the low-speed rotation speed is 40 Hz or less, the rotation speed is 80% or 66% lower than the commercial power supply frequency 50/60 Hz, the pressure drop becomes more gradual, and the foaming phenomenon is further alleviated. The
[0041]
(Embodiment 2)
Embodiment 2 according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, about the same structure as Embodiment 1, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.
[0042]
FIG. 4 is a refrigeration cycle configuration diagram illustrating the refrigerator according to the second embodiment of the refrigerator. FIG. 5 is a flowchart illustrating the refrigerator according to the second embodiment of the refrigerator.
[0043]
4 and 5, the temperature detection means 33 detects the ambient temperature of the refrigerator and outputs a signal to the control means 28.
[0044]
Next, the operation of the refrigerant cycle will be described. When an instruction to start driving is issued from the control means 28 from the sleeping state, the compressor 21 starts compression by the above action (step S4). The start determination means 32 is when the compressor 21 is started for the first time after the power is turned on (step S5), and when the temperature detection means 33 further detects 20 ° C. or lower which is lower than an arbitrary set temperature (step S6). Only the electric element 25 is operated at a rotation of 40 Hz (step S7). As a result, when the refrigerator ambient temperature with a small amount of refrigerant dissolved in the oil in the compressor 21 is higher than an arbitrary ambient temperature, the compressor 21 can be operated at the normal rotation speed even at the first startup after the power is turned on. The chamber can be cooled to the set temperature.
[0045]
In addition, at the time of the second and subsequent start-ups after power-on that is not in the sleep state, the compressor 21 can be operated at the normal rotation speed from the start-up so that the storage room can be quickly cooled to the set temperature.
[0046]
(Embodiment 3)
Embodiment 3 according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, about the same structure as Embodiment 1-2, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.
[0047]
FIG. 6 is a refrigeration cycle configuration diagram illustrating the refrigerator according to the third embodiment of the refrigerator. FIG. 7 is a flowchart illustrating the refrigerator according to the third embodiment of the refrigerator. FIG. 8 is a time chart showing a case where the operating rotational speed of the compressor for explaining the refrigerator according to the third embodiment of the refrigerator shifts to a high speed.
[0048]
The timer means 34 accumulates the time after the compressor 21 is activated, and outputs a signal to the control means 28 when the time is accumulated until the set time.
[0049]
Next, the operation of the refrigerant cycle will be described. When an instruction to start driving is issued from the control means 28, the compressor 21 starts compression by the above action (step S8). In the start determination unit 32, when the compressor 21 is started for the first time after the power is turned on (step S9), the timer unit 34 starts time integration (step S10), and the timer unit 34 has an arbitrary set time. Up to 12 seconds, the electric element 25 operates at a low rotation of 40 Hz (step S11). Then, when the timer means 34 accumulates 12 seconds, the control means 28 changes the compressor 21 to a refuelable rotation speed (step S12), whereby sufficient oil can be supplied to the compression element, and reliability can be improved.
[0050]
After this, for example, when the temperature of the storage room (not shown) is high, the rotation speed of the compressor 21 is shifted to a high speed, and the storage room temperature is quickly lowered to prevent the storage room from being delayed. can do. Alternatively, when the temperature of the storage room is relatively low, the rotation speed of the compressor 21 can be further lowered, operation with high refrigeration cycle efficiency can be performed, wasteful power consumption can be prevented, and noise can be suppressed.
[0051]
Usually, in the refrigeration cycle in which the present invention is not carried out, the foaming phenomenon is observed within 2 to 30 seconds from the start of driving of the compressor. That is, in the present invention, by setting the low speed operation time to 2 seconds or more, the time during which the refrigerant circulation amount during low speed operation is small is shortened, and the cooling delay of the storage chamber (not shown) can be prevented. Moreover, the foaming phenomenon can be reliably suppressed by setting it to 30 seconds or less.
[0052]
【The invention's effect】
As described above, the invention according to the first aspect of the present invention stores the oil in the sealed container, the electric element, and the compression element that is driven by the electric element and that has the gas inlet port opened in the sealed container. A compressor containing the electric element and the compression element, a control means for driving and controlling the electric element, and an activation determination means for determining whether or not the first activation is performed after the power is turned on, and the refrigerant is mainly composed of hydrocarbons. The compressor is operated only at the first start-up after the power is turned on by the start-up judging means at a speed lower than the normal speed, and the compression of the foam oil to the compression element can be prevented. Oil compression that adversely affects machine durability can be prevented, operation can be started immediately when the compressor needs to be driven, and the cooling delay of the storage chamber can be suppressed.
[0053]
Furthermore, it is not necessary to consume extra power used only for releasing the refrigerant. Further, the low-speed rotation operation has a low noise level of the compressor, and the startup sound when the compressor starts to rotate can be suppressed to a low level.
[0054]
The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, further comprising temperature detection means for detecting the ambient temperature of the refrigerator, and the compressor is activated when the temperature detection means is below an arbitrary ambient temperature. Only when the power is turned on by the judging means at the first start-up, the engine is operated at a lower rotational speed than the normal rotational speed, and the refrigerator ambient temperature with a small amount of refrigerant dissolved in the oil in the compressor is higher than an arbitrary ambient temperature. Even at the first start-up after the power is turned on, the compressor can be operated at a normal rotation speed to cool the refrigerator to a predetermined temperature.
[0055]
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the compressor is operated at a lower rotational speed than the normal rotational speed for a certain time only at the first startup after the compressor is turned on. The rotation speed is changed to the oil supply protection rotation speed after a certain period of time, and sufficient oil can be supplied to the compression element to improve the reliability.
[0056]
The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the refrigerant has a purity of 80% or more, and further suppresses the stagnant refrigerant foaming at the time of starting the compressor. Can do.
[0057]
The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4, wherein the oil is mineral oil, and the required oil can be stored in the compressor. Can improve the performance.
[0058]
Further, the invention according to claim 6 is the invention according to any one of claims 1 to 5, wherein the amount of the enclosed refrigerant is 50 g or more, and the compressor is not subjected to any conditions. The necessary oil can be stored and the reliability can be improved.
[0059]
The invention according to claim 7 is the invention according to any one of claims 1 to 6, wherein the low-speed rotation speed is 40 Hz or less, and the sleeping refrigerant foaming phenomenon is further alleviated. .
[0060]
The invention according to claim 8 is the invention according to any one of claims 1 to 7, wherein the low speed rotation time is 2 seconds or more and within 30 seconds, and the low speed operation is performed. By setting the time to 2 seconds or more, the time during which the refrigerant circulation amount during low-speed operation is small is shortened, and the cooling delay of the storage room (not shown) can be further prevented. The phenomenon can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a refrigeration cycle illustrating a refrigerator according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of a compressor illustrating a refrigerator according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 4 is a refrigeration cycle configuration diagram illustrating a refrigerator according to a second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a flowchart illustrating a refrigerator according to a second embodiment of the present invention. FIG. 7 is a refrigeration cycle configuration diagram illustrating a refrigerator according to a third embodiment of the invention. FIG. 7 is a flowchart illustrating a refrigerator according to a third embodiment of the present invention. FIG. 8 is a compressor illustrating a refrigerator according to the third embodiment of the present invention. [Figure 9] Time chart showing the case where the number of operating revolutions shifts to high speed [Fig. 9] Piping system diagram of conventional refrigeration system [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 Compressor 22 Oil 23 Refrigerator 24 Sealed container 25 Electric element 26 Compression element 27 Suction port 28 Control means 32 Start determination means 33 Temperature detection means 34 Timer means
