JP2005164188A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】冷蔵庫の騒音に関し、圧縮機内部の空間に発生する気柱共鳴音を抑制し、騒音の小さい冷蔵庫を提供することを目的とする。
【解決手段】密閉容器２と、電動要素３と、電動要素３により駆動されガス吸入口６を密閉容器２内に開口した圧縮要素４と、電動要素３および圧縮要素４を収容した圧縮機１と、電動要素３を駆動制御する制御手段７と、あらかじめ設定した複数の回転数１５から電動要素３の回転数を選択する回転数選択手段８と蒸発器１３と蒸発器１３に隣接するアキュームレーター１４を備え、浸入した熱量負荷および密閉容器２内の圧力に応じ、選択された気柱共鳴音の低い回転数で電動要素３を運転するようにしたので、騒音を低減することができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、圧縮機から発生する騒音低減を行う冷蔵庫に関するものである。

近年、冷蔵庫は省エネおよび高負荷時冷却性能の確保、さらには騒音低減のため、圧縮機の回転数を冷蔵庫の負荷状態に応じて可変させるインバータータイプが主流となっている。一般に、圧縮機はモーターがある回転数になると圧縮機自体の共鳴周波数に一致し、共振現象が発生して騒音および振動が発生する。特に、インバーター冷蔵庫においては回転数が様々に変化するので、この共振現象も発生しやすい。

また、密閉容器内部の空間で気柱共鳴現象が起こり耳障りな騒音が発生する場合がある。この気柱共鳴音はあくまで、圧縮機自体の共振ではなく空間ガスの共鳴現象であり、圧縮機の回転数と密閉容器の形状と密閉容器内部空間の温度・圧力条件のバランスで発生し、低回転域から高回転域まで周期的に発生する特性をもつ。圧縮機の回転数が可変するインバータータイプの場合、密閉容器内部空間の温度・圧力条件の変化が起こりやすく共鳴発生の可能性も高い。また地球環境に配慮した近年の冷蔵庫では、地球温暖化係数が低く、圧力の低いイソブタンが冷媒として使用され、高周波数の騒音が小さいために、低周波数帯域に位置する気柱共鳴音が相対的に目立ちがちとなる。

圧縮機自体の共振（共鳴）を回避する方法としては、圧縮機自体の共鳴周波数帯域に設定あるいは、通過する場合に、回転数変化時の変化率を意図的に変化させて圧縮機自体の共振の発生を防止するような制御が設けられていた。（例えば、特許文献１参照）
以下、図面を参照しながら上記従来の冷蔵庫を説明する。

図１１は、従来の冷蔵庫の制御装置の構成を示したブロック図である。図１１にように、従来の冷蔵庫の制御装置は、冷蔵庫内部又は圧縮機の温度を感知して冷蔵庫の負荷状態を感知する負荷検知手段１０１と、前記負荷検知手段１０１から感知された負荷により冷蔵庫の状態を判断した後、現在の運転周波数を決定する現在運転周波数決定手段１０２と、既設定された共振周波数を貯蔵する共振周波数格納手段１０３と、圧縮機の初期起動時の運転周波数（ｆ0）を設定する初期運転周波数設定手段１０４と、現在運転周波数決定手段１０２及び初期運転周波数設定手段１０４からそれぞれ入力された現在の運転周波数（ｆc1）と初期起動時の運転周波数（ｆ0）間に共振周波数貯蔵手段１０３から入力された共振周波数帯域（以下、共振帯域共振（ｆr1）と称す）が存在するかを判定する共振帯域判定手段１０５と、該共振帯域判定手段１０５の判定結果に従い、現在運転周波数決定手段１０２から決定された現在の運転周波数（ｆc）を可変して出力する運転周波数制御手段１０６と、該運転周波数制御手段１０６から出力された運転周波数により圧縮機を駆動させる圧縮機駆動手段１０７とを備えて構成されている。

以上のように構成された冷蔵庫について、以下その動作を図１２の従来の冷蔵庫の制御装置のフローチャートに従い説明する。

図１２に示したように、冷蔵庫の初期起動時に初初期運転周波数設定手段１０４により圧縮機の初期運転周波数（ｆ0）を設定し、共振周波数格納手段１０３に共振帯域（ｆr1）を設定した（Ｓ１）後、負荷検知手段１０１から冷蔵庫の内部又は圧縮機の温度（図示せず）（負荷：Ｔ１）を感知して出力する（Ｓ２）と、現在運転周波数決定手段１０２では前記出力（Ｔ１）を受けて冷蔵庫内部の負荷状態により現在周波数（ｆc）を決定し（Ｓ３）、再び初期起動時の圧縮機の運転周波数（ｆ0：例えば、５５Ｈz）と現在の運転周波数（ｆc：例えば、４９Ｈz）間に共振帯域（ｆr1）が存在するかを判断し（Ｓ４）、該判断結果、共振帯域（ｆr1）が初期起動時の圧縮機の運転周波数（ｆ0）と現在の周波数（ｆc）間に存在すると、運転周波数制御手段１０６の可変速度設定手段（図示せず）により速度増加率（t）に急激に可変させて（Ｓ５）、現在の運転周波数（ｆc）を共振帯域から迅速に外れるようにした（例えば、３７Ｈz）後、圧縮機駆動手段１０７により圧縮機を駆動させ、前記第４段階（Ｓ４）の判断結果、共振帯域（ｆr1）が初期起動時の圧縮機の運転周波数（ｆ0）と現在の周波数（ｆc）間に存在しないと、現在の状態に圧縮機を駆動して（Ｓ６）共振周波数回避制御を終了する。
特許第３２９１２８４号公報

しかしながら上記従来の制御では、初期運転周波数から現在運転周波数の間にある圧縮機自体の共振に起因する共鳴現象は回避できるが、周期的に複数発生し、圧縮機内部空間の温度・圧力により変化する気柱共鳴の発生は回避できないという欠点があった。
本発明は従来の課題を解決するもので、気柱共鳴の発生を防止し、騒音の少ない冷蔵庫を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の冷蔵庫は、圧縮機の電動要素を駆動制御する制御手段と、あらかじめ設定した複数の回転数から電動要素の回転数を選択する回転数選択手段と、蒸発器と、アキュームレーターとを備え、浸入した熱量負荷に応じて、選択された回転数で電動要素を運転するようにしたので、気柱共鳴しない回転数が選択できるものである。

本発明の冷蔵庫は、浸入した熱量負荷に応じて、選択された回転数で電動要素を運転することで、気柱共鳴しない回転数が選択でき、騒音を低減することができる。

請求項１に記載の発明は、密閉容器と、電動要素と、前記電動要素により駆動されガス吸入口を前記密閉容器内に開口した圧縮要素と、前記電動要素および前記圧縮要素を収容した圧縮機と、前記電動要素を駆動制御する制御手段と、あらかじめ設定した複数の回転数と、前記複数の回転数から前記電動要素の回転数を選択する回転数選択手段と、蒸発器と、前記蒸発器に隣接したアキュームレーターとを備え、浸入した熱量負荷に応じて、選択された回転数で前記電動要素を運転するものであり、気柱共鳴しない回転数が選択でき、騒音を低減することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、浸入した熱量負荷を検知、制御するために、前記密閉容器内部の空間圧力を検知する空間圧力検知手段と、前記空間圧力を低圧力か高圧力かに判定する空間圧力判定手段とを備えたものであり、空間圧力に応じて、気柱共鳴しない回転数が選択でき、空間圧力が変わっても騒音を小さくすることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１記載の発明において、浸入した熱量負荷を検知、制御するために、前記蒸発器の表面温度を検知する蒸発器温度検知手段と、前記表面温度を低温度か高温度かに判定する蒸発器温度判定手段とを備えたものであり、蒸発器温度から空間圧力を換算し、気柱共鳴しない回転数が選択でき、空間圧力が変わっても騒音を小さくすることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１記載の発明において、浸入した熱量負荷を検知、制御するために、前記アキュームレーターの表面温度を検知するアキュームレーター温度検知手段と、前記アキュームレーター温度を低温度か高温度かに判定するアキュームレーター温度判定手段とを備えたものであり、アキュームレーター温度から空間圧力を換算し、気柱共鳴しない回転数が選択でき、空間圧力が変わっても騒音を小さくすることができる。

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、冷凍サイクルの冷媒をイソブタンとしたものであり、イソブタン特有の気柱共鳴音を低減することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１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。図２は本発明の実施の形態１による冷蔵庫を説明する冷蔵庫構成図である。図３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４は本発明による冷蔵庫の実施の形態１を説明する気柱共鳴音と電動要素回転数の関係を示すグラフである。

図において、圧縮機が１、密閉容器は２、電動要素は３、圧縮要素は４であり、圧縮要素４は密閉容器２の内部空間５の冷媒を吸い込んで圧縮する。冷媒を吸い込む吸入口６は密閉容器４の空間に開口している。電動要素３は制御手段７により駆動制御される。回転数選択手段は９であり制御手段７に回転数を指示する。庫内温度を検知する庫内温度検知手段は９、冷蔵庫本体は１０である。圧縮機１に接続された凝縮器は１１、キャピラリーチューブは１２、蒸発器は１３、蒸発器１３に隣接したアキュームレーターは１４、である。図４において、ＡからＦはあらかじめ設定した複数の回転数１５である。

このような構成において作用を説明する。まず、気柱共鳴音は電動要素３の回転数が変わると大きさが変化し、周期をもって増減を繰り返す。これは電動要素回転数の整数倍の値と気柱共鳴音の周波数が一致する場合に、増幅されるために起こる現象である。

冷蔵庫本体１０の貯蔵室（図示せず）の温度は庫内温度検知手段９によって検知され、例えば所定の温度より高い際に、制御手段７は所定の回転数で回転するよう電動要素３に運転開始の指示をだす。この際、回転数決定手段８は、浸入した熱量負荷に応じて、あらかじめ設定されたＡからＦの回転数１５から最適な回転数（例えばＢ）を決定し、制御手段８に運転の指示をだす。電動要素３の回転により圧縮要素４は駆動される。

冷媒は密閉容器２の空間内に開口した吸入口６から圧縮要素４に吸い込まれ、圧縮された後、凝縮器１１、キャピラリーチューブ１２、蒸発器１３、アキュームレーター１４の順に循環する。アキュームレーターは蒸発器１３から圧縮機１に液冷媒が流入するのを防止する受液器であり、温度および圧力は蒸発器１３にほぼ等しい。

このように本実施の形態１の冷蔵庫は、密閉容器２の内部空間の気柱共鳴音が小さい回転数で電動要素３が回転するようにしたので、騒音を小さくすることができる。

（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２による冷蔵庫の運転制御のフローチャートである。図６は本発明の実施の形態２による密閉容器内温度検知を行う場合の冷蔵庫を説明する圧縮機断面図である。図７は本発明の実施の形態２による密閉容器内温度検知を行う場合の冷蔵庫を説明する冷蔵庫構成図である。図８は本発明の実施の形態２による蒸発器温度検知を行う場合の冷蔵庫を説明する冷蔵庫構成図である。図９は本発明の実施の形態２によるアキュームレーター温度検知を行う場合の冷蔵庫を説明する冷蔵庫構成図である。図１０は本発明による冷蔵庫の実施の形態２を説明する気柱共鳴音と電動要素回転数の関係を示すグラフである。

空間圧力検知手段１６は密閉容器２内の空間圧力を検知するよう設置されており、空間圧力判定手段１７により圧力が高いか低いかを判定する。ここで、冷蔵庫の概略及び構成、冷却サイクルの動作については実施の形態１と同じのためその詳細な説明は省略する。

このような構成において作用を説明する。まず、気柱共鳴音の周波数は密閉容器２内の空間温度や空間圧力により変化し、温度が高い場合や圧力の低い場合は周波数が大きくなり、１点鎖線のように気柱共鳴音が小さくなる電動要素３の回転数も高くなる。逆に温度が低い場合や圧力の高い場合は気柱共鳴周波数が小さくなるため、２点鎖線のように気柱共鳴音が小さくなる電動要素３の回転数も小さくなる特性をもっている。

冷蔵庫本体１０の貯蔵室（図示せず）の温度は庫内温度検知手段９によって検知され、例えば所定の温度より高い際に、制御手段７は所定の回転数で回転するよう電動要素３に運転開始の指示をだす。この際、空間圧力検知手段１６は密閉容器２内の圧力を検知し、空間圧力判定手段１７により、圧力が高いかあるいは低いかを回転数決定手段８に伝達する。回転数決定手段８は、圧力が低い場合は、あらかじめ設定されたＡからＦの回転数１５から気柱共鳴音が低く、かつ浸入した熱量負荷に応じて、最適な回転数（例えばＣ）を決定し、制御手段８に運転の指示をだす。電動要素３の回転により圧縮要素４は駆動される。同様に圧力が高い場合は、あらかじめ設定されたＡからＦの回転数１５から気柱共鳴音が低く、かつ浸入した熱量負荷に応じて、最適な回転数（例えばＡ）を決定し、制御手段８に運転の指示をだす。電動要素３の回転により圧縮要素４は駆動される。

このように本実施の形態２の冷蔵庫は、密閉容器２の内部空間の圧力が変わった場合でも、気柱共鳴音が小さい回転数で電動要素３が回転するようにしたので、騒音を小さくすることができる。

なお、空間圧力は蒸発器１３の蒸発圧力にほぼ等しく、すなわち蒸発器温度が低いと空間圧力も低く、蒸発器温度が高いと空間圧力も高いという相関がある。従い、空間圧力検知手段１６の代用として蒸発器温度検知手段１８あるいはアキュームレーター温度検知手段２０を設置すれば、圧縮機１内部に検知手段を入れる必要がなく、冷媒漏れの危険性もなく、また、容易に空間圧力を検知することができる。

また、冷媒をイソブタンとすれば、高域周波数の騒音が小さいために、相対的に気柱共鳴音が目立ちがちとなるため、気柱共鳴音を下げることで騒音低減効果はさらに有効になる。

以上のように、本発明にかかる冷蔵庫は、浸入した熱量負荷に応じて、選択された回転数で電動要素を運転することで、気柱共鳴しない回転数が選択でき、騒音を低減することができるので、冷凍機器全般の騒音低減の用途にも適用できる。

本発明による冷蔵庫の実施の形態１を説明するフローチャート 本発明による冷蔵庫の実施の形態１を説明する冷蔵庫構成図 本発明による冷蔵庫の実施の形態１を説明する圧縮機断面図 本発明による冷蔵庫の実施の形態１を説明する気柱共鳴音と電動要素回転数の関係を示すグラフ 本発明による冷蔵庫の実施の形態２を説明するフローチャート 本発明による冷蔵庫の実施の形態２を説明する密閉容器内温度検知を行う場合の圧縮機断面図 本発明による冷蔵庫の実施の形態２を説明する密閉容器内温度検知を行う場合の冷蔵庫構成図 本発明による冷蔵庫の実施の形態２を説明する蒸発器温度検知を行う場合の冷蔵庫構成図 本発明による冷蔵庫の実施の形態２を説明するアキュームレーター温度検知を行う場合の冷蔵庫構成図 本発明による冷蔵庫の実施の形態２を説明する気柱共鳴音と電動要素回転数の関係を示すグラフ 従来の冷蔵庫の制御装置の構成を示すブロック図 従来の冷蔵庫の制御装置のフローチャート

符号の説明

１ 圧縮機
２ 密閉容器
３ 電動要素
４ 圧縮要素
５ 内部空間
６ 吸入口
７ 制御手段
８ 回転数選択手段
１３ 蒸発器
１４ アキュームレーター
１５ あらかじめ設定した複数の回転数
１６ 空間圧力検知手段
１７ 空間圧力判定手段
１８ 蒸発器温度検知手段
１９ 蒸発器温度判定手段
２０ アキュームレーター温度検知手段
２１ アキュームレーター温度判定手段

Claims (5)

1. 密閉容器と、電動要素と、前記電動要素により駆動されガス吸入口を前記密閉容器内に開口した圧縮要素と、前記電動要素および前記圧縮要素を収容した圧縮機と、前記電動要素を駆動制御する制御手段と、あらかじめ設定した複数の回転数と、前記複数の回転数から前記電動要素の回転数を選択する回転数選択手段と、蒸発器と、前記蒸発器に隣接したアキュームレーターとを備え、浸入した熱量負荷に応じて、選択された回転数で前記電動要素を運転する冷蔵庫。
2. 浸入した熱量負荷を検知、制御するために、前記密閉容器内部の空間圧力を検知する空間圧力検知手段と、前記空間圧力を低圧力か高圧力かに判定する空間圧力判定手段とを備えた請求項１記載の冷蔵庫。
3. 浸入した熱量負荷を検知、制御するために、前記蒸発器の表面温度を検知する蒸発器温度検知手段と、前記表面温度を低温度か高温度かに判定する蒸発器温度判定手段とを備えた請求項１記載の冷蔵庫。
4. 浸入した熱量負荷を検知、制御するために、前記アキュームレーターの表面温度を検知するアキュームレーター温度検知手段と、前記アキュームレーター温度を低温度か高温度かに判定するアキュームレーター温度判定手段とを備えた請求項１記載の冷蔵庫
5. 冷凍サイクルの冷媒をイソブタンとした請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の冷蔵庫。

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