JP2008292060A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】扉の開閉回数あるいは扉開放時間と庫内温度によって制御される圧縮機を運転する周波数の上限を制限することにより、圧縮機周波数の急激な上昇を抑制して騒音の変動を低減することができる冷蔵庫を提供する。
【解決手段】周波数を可変できる圧縮機を搭載した冷蔵庫において、断熱箱体の内部に形成した冷却貯蔵室の前面開口部を閉塞する扉の所定時間当たりの開閉数あるいは扉開放時間が所定値以下である場合は、前記圧縮機を運転する周波数の上限を通常運転時における最大値より低い値に制限したことを特徴とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、インバータによる周波数変換などで能力可変とした圧縮機を用いた冷蔵庫に関する。

近年、家庭用冷蔵庫については、冷媒を圧縮し吐出する圧縮機としてインバータによる周波数変換などで能力可変型のものを用いており、最近では、コストと信頼性の面から、シリンダ内でピストンを摺動させて冷媒を圧縮する往復動式の圧縮機を用いることが多くなっている。そして、この能力可変型圧縮機に、凝縮器、絞り装置、冷却器を環状に連結することで冷凍サイクルを形成し、冷却過程や任意の設定仕様に応じて圧縮機の能力を可変し冷凍サイクルを運転するとともに、冷却器で生成された冷気を庫内の冷却ファンによって送風し循環させることで貯蔵室を所定温度に冷却制御している。

このとき、圧縮機の運転周波数は、冷却運転に対応する庫内温度センサーの検知温度により変化させ、庫内温度が高い場合は圧縮機の回転数を高くし、庫内温度が低い場合は回転数を低くするように制御して庫内温度の調整をおこなうようにしているが、一方、庫内温度センサーに代えてドアスイッチにより扉の開閉を検知し、扉の開閉回数に応じて圧縮機の回転数を制御するようにした冷蔵庫が特許文献１に示されている。
特開平０５−１９６３４１号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載されたものは、扉の開閉回数（頻度）や扉の開放時間のみに対応して圧縮機の回転数を決定し、決定された回転数で圧縮機の動作を制御するものであり、圧縮機の回転制御に温度センサーや光センサーなど複数のセンサーを用いることなくコストを最小限に抑えて、日中と夜間における圧縮機の回転数を合理的に制御しようとするものであるが、上記構成では、扉開閉数や扉開放時間による庫内冷気の流出にしか対応できないことから信頼性に欠け、さらに、扉開閉数が多くなる都度の圧縮機の周波数の増大は、圧縮機の運転音の変動をもたらすものであり、周波数の急激な上昇変化によって騒音となる不具合があるとともに消費電力も増大する問題があった。

本発明は上記の事情を考慮してなされたものであり、扉の開閉回数あるいは扉開放時間と庫内温度によって制御される圧縮機を運転する周波数の上限を制限することにより、圧縮機周波数の急激な上昇を抑制して騒音の変動を低減することができる冷蔵庫を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するため、本発明は、周波数を可変できる圧縮機を搭載した冷蔵庫において、断熱箱体の内部に形成した冷却貯蔵室の前面開口部を閉塞する扉の所定時間当たりの開閉数あるいは扉開放時間が所定値以下である場合は、前記圧縮機を運転する周波数の上限を通常運転時における最大値より低い値に制限したことを特徴とするものである。

本発明の冷蔵庫によれば、扉開閉数や扉開放時間が所定値以下の場合には、圧縮機を運転する周波数の上限を通常時より低い値に制限したので、急激な周波数の上昇を抑制して騒音の変動を低減できるとともに、圧縮機の入力を低減して消費電力の増加を防ぐことができる。

以下、図面に基づき本発明の１実施例について説明する。図１は、冷蔵庫の縦断面図であり、断熱箱体で形成された冷蔵庫本体（１）の内部を貯蔵空間として最上部に冷蔵室（２）、その下方に野菜室（３）、最下部には冷凍室（４）をそれぞれ独立して配置し、冷蔵室（２）と野菜室（３）との間には、断熱仕切壁を介して製氷室（５）と図示しない温度切替室とを左右に併置しており、各貯蔵室の前面開口には各々専用の扉を設けて開閉自在に閉塞している。

そして、冷蔵室（２）の背面には、冷蔵室（２）や野菜室（３）の冷蔵空間冷却用の冷却器（６）および冷却ファン（７）を配置し、野菜室（３）の後部には、冷凍室（４）や製氷室（５）、温度切替室など冷凍空間冷却用の冷却器（８）および冷却ファン（９）を配置して、本体下部の機械室（10）に設置した圧縮機（12）の駆動により、前記各冷却器（６）（８）で冷却された冷気を各冷却ファン（７）（９）の回転で各貯蔵室に吹き出し、それぞれの貯蔵室を所定温度に冷却するものである。

前記各貯蔵室は、図２に示すように、インバータによる周波数変換などで能力可変として高温高圧の冷媒ガスを吐出する往復動式の前記圧縮機（12）、冷媒ガスを放熱液化する凝縮器（13）、冷媒流路を前記冷蔵用冷却器（６）側と冷凍用冷却器（８）への分流および閉塞する切替え装置である三方弁（14）、この三方弁（14）から第１の絞り装置（15）と高温側である冷蔵用冷却器（６）とを直列に接続して前記圧縮機（12）に戻す回路を形成するとともに、前記三方弁（14）から前記第１の絞り装置（15）と冷蔵用冷却器（６）からなる冷蔵側回路と並列に、第２の絞り装置（16）と低温側の冷凍用冷却器（８）、アキュムレータ（17）および逆止弁（18）を順に連結した冷凍側回路を接続した冷凍サイクル（11）により冷却される。

この冷凍サイクル（11）の各配管は、前記機械室（10）内においてそれぞれを接続してサイクルを形成するとともに、冷媒としてはオゾン層の破壊がなく地球温暖化係数も低いが可燃性であるイソブタンなどの炭化水素系のＨＣ冷媒を封入している。

そして、冷蔵室（２）や冷凍室（４）などに設けられた、特に図示しない庫内温度センサーの検知温度により、前記三方弁（14）によって第１の絞り装置（15）と冷蔵用冷却器（６）からなる冷蔵側回路、あるいは、第２の絞り装置（16）と冷凍用冷却器（８）、アキュムレータ（17）、および逆止弁（18）からなる冷凍側回路とに交互に流路を切り替えて各冷却器（６）あるいは（８）側に冷媒を供給したり、必要に応じて双方の冷却器（６）（８）同時に冷媒を供給し、圧縮機（12）を運転する周波数を最大６６Ｈｚとし、安定時には３０〜３６Ｈｚで運転するように制御する。

また同時に、前記冷蔵用冷却器（６）および冷凍用冷却器（８）の近傍にそれぞれ配設された庫内冷却ファン（７）（９）を１９００〜１５００ｒｐｍで回転させ、高温側である冷蔵室（２）や野菜室（３）などの冷蔵空間、および低温側である冷凍室（４）や製氷室（５）など冷凍空間の各々を独立して設定温度に冷却制御している。

このとき、冷蔵空間の冷却運転が進み温度センサーが所定値を検出した場合には、冷媒流路を冷凍用冷却器（８）側に切り替えるとともに、冷蔵空間側は冷却ファン（７）のみの回転による冷気循環をおこなう。これによって冷蔵用冷却器（６）の除霜がおこなわれ、同時に、霜との熱交換で低温化した冷気の導入により冷蔵室（２）など冷蔵空間の温度上昇を抑制するとともに、霜の融解によって高湿化した冷気により冷蔵空間を高湿の雰囲気に保持するものである。

なお、冷凍用冷却器（８）の除霜は、冷凍冷却運転時間の積算により所定の積算時間、例えば、９時間毎に冷却器部に設けたヒーターにより除霜をおこなう。

前記交互冷却運転により、冷蔵温度帯と冷凍温度帯の双方の貯蔵空間がともに所定温度まで冷却された場合には、三方弁（14）を閉塞して圧縮機（12）を停止し、その後貯蔵室内温度の上昇により、いずれかの貯蔵室温が設定温度より高くなった場合は、ふたたび圧縮機（12）および冷却ファン（７）あるいは（９）を起動させて、該当する貯蔵空間を冷却するものであり、前記冷却制御時においては、各庫内温度センサーの検知温度と、冷蔵および冷凍それぞれの庫内設定温度と、その時点の圧縮機（12）や冷却ファン（７）（９）、さらには、機械室（10）内における圧縮機（12）や凝縮器（13）に送風して冷却し、その放熱を促進させる放熱ファン（19）の回転数などの運転状態とから補正計算をおこない、庫内の熱負荷により冷凍能力を可変させて冷蔵と冷凍の交互の冷却運転をおこなうものである。

また、前記能力可変運転により急速冷凍などの運転制御をおこなう場合は、三方弁（14）の切替えにより冷凍用冷却器（８）側に冷媒を供給し、圧縮機（12）を運転する周波数を、上限最大の６６Ｈｚで高速回転するとともに冷凍用ファン（９）を１９００ｒｐｍで高速回転させ、所定の時間、例えば、１５０分間に亙って−４０℃の冷気を冷凍室（４）に送風して収納食品を急速に冷凍するものである。

しかして、図３の制御ブロック図および図４の庫内温度と圧縮機周波数との変化を概略的に表したタイミングチャートに示すように、庫内温度センサーによる冷蔵室（２）の温度が収納品を冷却保持できる１０℃以下、および冷凍室（４）温度も同様に冷凍食品に悪影響が出ない−１２℃以下に冷却保持されている場合で、前記冷凍用冷却器（８）の除霜終了後から次の除霜までの間における扉開閉回数が、例えば、冷蔵室（２）は４０回以下、冷凍室（４）は１０回以下の計５０回以下で、庫内温度への影響が少ない回数であり、また、同時間帯の冷蔵冷凍各扉の開放時間の合計が６００秒以下、または１回の開放時間が６０秒以下であって、各庫内温度への影響が許容される範囲の時間であれば、圧縮機（12）の運転周波数の上限値を、通常の６６Ｈｚより低い５２Ｈｚに設定して冷却運転をおこない、上記の条件が、例えば、１０秒毎のウオッチングで１項目でも外れたことを検知した場合には、６０秒毎に制御が更新される次ステップにおいて補正され、通常の設定周波数により圧縮機（12）を運転するものである。

上記のように、本発明は、扉開閉が少なく、庫内の温度変動が小さいときには、圧縮機を運転する周波数の上限を、通常運転時における最大値より低い値に制限したものであり、小さな入力で圧縮機を駆動することで消費電力の低減をはかることができるとともに、例えば、冷蔵運転から冷凍運転への切り替え時や、冷凍運転中におけるオンオフの都度発生する圧縮機（12）の数秒間で最大能力になる運転周波数の上限を通常より低い５２Ｈｚに固定したので、前記図４に対応する従来のタイミングチャートを示す図５に示すように、周波数変化が急激とならず、騒音となることを防ぐことができる。

そして、前記のように、通常より上限を低くした周波数で圧縮機を運転している際に、上記の条件から外れる扉開閉数や長い扉開放時間を検知した場合には、次ステップにおいてすみやかに補正され、圧縮機（12）は通常の上限周波数で運転され、高能力運転で冷却されることによって上昇した庫内温度はすみやかに低下することになる。

なお、上記実施例においては、冷蔵用と冷凍用の２つの冷却器（６）（８）を有する冷凍サイクル（11）の例で説明したが、本発明はこれに限らず、単一の冷却器による冷凍サイクル構成の冷蔵庫に適用してもよいものであり、各貯蔵室の配置についても種々のレイアウト形態に採用できるものである。

また、上記圧縮機（12）の周波数制御は、前記冷凍冷却器（８）の除霜間隔での実施でなくとも、当初の開扉検知からの時間で制御するようにしてもよく、例えば、冷蔵室（２）温度、および冷凍室（４）温度が前記と同条件で、当初の開扉検知から５時間の扉開閉回数が、冷蔵室（２）は４０回以下、冷凍室（４）は１０回以下の計５０回以下であり、また、同時間帯の各扉の開放時間の合計が６００秒以下、または１回の開放時間が６０秒以下であれば、圧縮機（12）の運転周波数の上限値を、通常の６６Ｈｚより低い５２Ｈｚに設定して冷却運転をおこない、上記の条件が、１項目でも外れたときには、通常の設定周波数により圧縮機（12）を運転するように制御してもよい。

さらに、上記における開扉検知からの時間を１時間として、例えば、扉開閉回数が、冷蔵室（２）は１０回以下、冷凍室（４）は３回以下の計１３回以下の庫内温度への影響が少ない回数であり、また、同時間帯の各扉の開放時間の合計が２００秒以下、または１回の開放時間が６０秒以下であれば、圧縮機（12）の運転周波数の上限値を、通常の６６Ｈｚより低い５２Ｈｚに設定して冷却運転をおこない、上記の条件が、１項目でも外れたときには、通常の設定周波数により圧縮機（12）を運転するようにしてもよい。

また、冷蔵庫の温度変動要因は、扉開閉回数や扉の開放時間のみに限らず、他にも存在するものであり、例えば、夏期など外気温度が高い時期における庫内温度からの熱漏洩は大きいことから、外気温度が３５℃を超えた場合は、冷蔵冷凍空間の各庫内温度や扉開閉回数、扉の開放時間が前記実施例と同条件であっても、通常の設定周波数により圧縮機（12）を運転するようにしてもよいものであり、同様に、急速冷凍や急速製氷などのように高い冷却能力を必要とする仕様が設定された場合には、上記各実施例にかかわらず、通常の高い周波数である６６Ｈｚによって高能力運転をおこなうように制御してもよい。

本発明の１実施形態の冷蔵庫を示す縦断面図である。 図１に示す冷蔵庫の冷凍サイクル概略図である。 図２に示す圧縮機の運転周波数制御を示すブロック図である。 図３による庫内温度と圧縮機周波数との概略タイミングチャートである。 図４に対応する従来のタイミングチャートである。

符号の説明

１ 冷蔵庫本体
２ 冷蔵室
４ 冷凍室
６ 冷蔵用冷却器
７、９ 冷却ファン
８ 冷凍用冷却器
11 冷凍サイクル
12 圧縮機
13 凝縮器
14 三方弁
15、16 絞り装置

Claims (3)

1. 周波数を可変できる圧縮機を搭載した冷蔵庫において、断熱箱体の内部に形成した冷却貯蔵室の前面開口部を閉塞する扉の所定時間当たりの開閉数あるいは扉開放時間が所定値以下である場合は、前記圧縮機を運転する周波数の上限を通常運転時における最大値より低い値に制限したことを特徴とする冷蔵庫。
2. 所定時間当たりの扉開閉数と扉開放時間および貯蔵室内温度により圧縮機周波数の上限を設定したことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
3. 所定時間当たりの扉開閉数と扉開放時間、貯蔵室内温度および外気温度により圧縮機周波数の上限を設定したことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。

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