JP2013092340A

JP2013092340A - 冷蔵庫

Info

Publication number: JP2013092340A
Application number: JP2011236326A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Hiromatsu; 和明弘松; Takahiro Fujimitsu; 貴宏藤光; Kayo Takashima; 佳世高島; Kazuki Yamamuro; 一樹山室
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2011-10-27
Filing date: 2011-10-27
Publication date: 2013-05-16
Anticipated expiration: 2031-10-27
Also published as: JP5856435B2

Abstract

【課題】省電力化を図るとともに冷媒流通時の異音を防止できる冷蔵庫を提供する。
【解決手段】インバータ制御されるとともに冷媒を流通させて冷凍サイクルを運転する圧縮機１０と、冷凍サイクルの低温部に配される冷却器１１とを備え、貯蔵室３、４が所定の上限温度よりも高温になると圧縮機１０を駆動して冷却器１１と熱交換した冷気により貯蔵室３、４内を冷却するとともに、貯蔵室３、４が所定の下限温度よりも低温になると圧縮機１０を停止する冷蔵庫１において、外気温が所定温度よりも低温の時に圧縮機１０を回転数Ｎ１で駆動する低速運転モードと、外気温が所定温度よりも高温の時に圧縮機１０を回転数Ｎ１よりも高い回転数Ｎ２で駆動する高速運転モードとを有し、高速運転モードの開始時に圧縮機１０を回転数Ｎ２よりも低い回転数Ｎ３で所定時間駆動する減速期間Ｔを設け、減速期間Ｔの終了後に回転数Ｎ２に切り替えた。
【選択図】図３

Description

本発明は、インバータ制御される圧縮機を備えた冷蔵庫に関する。

従来の冷蔵庫は特許文献１に開示されている。この冷蔵庫はインバータ制御により回転数が可変される圧縮機を備えている。圧縮機には冷媒が流通する冷媒管を介して凝縮器、キャピラリチューブ、冷却器が順に接続され、圧縮機に戻る。

圧縮機によって圧縮された高温高圧のガス冷媒は凝縮器で放熱しながら凝縮する。凝縮した高温の液冷媒は膨張器を形成するキャピラリチューブで膨張して低温低圧となり、冷却器に送られる。冷却器に流入する冷媒は吸熱しながら蒸発して低温のガス冷媒となり、圧縮機に送られる。これにより、冷媒が循環して冷凍サイクルが運転される。冷却器との熱交換により生成される冷気を貯蔵室に吐出して貯蔵室内が冷却される。

圧縮機は貯蔵室が所定の上限温度よりも高温になると駆動開始され、所定の下限温度よりも低温になると駆動停止される。この時、外気温が所定温度よりも高く大きな冷力が必要な場合は、圧縮機を高い回転数で駆動する高速運転モードが行われる。外気温が所定温度よりも低く大きな冷力を必要としない場合は、圧縮機を低い回転数で駆動する低速運転モードが行われる。これにより、高い回転数で圧縮機を駆動して電力消費が大きくなる期間を短縮し、冷蔵庫の省電力化が図られる。

特開２００１−１４１３４７号公報（第３頁−第４頁、第２図）

近年、冷蔵庫のより省電力化が求められる。このため、キャピラリチューブの絞り量を大きくすることにより、冷却器の蒸発温度を低下させて冷凍サイクルの冷力向上が図られる。この時、冷媒が流れにくくなるため冷凍サイクル内に封入される冷媒量を多くする必要がある。しかしながら、上記従来の冷蔵庫によると、冷媒量が多くなると高速運転モードを行った際に、気液混合冷媒の流通状態が不安定な圧縮機の駆動開始時に冷媒の流通による異音が発生する問題があった。

本発明は、省電力化を図るとともに冷媒流通時の異音を防止できる冷蔵庫を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、インバータ制御されるとともに冷媒を流通させて冷凍サイクルを運転する圧縮機と、前記冷凍サイクルの低温部に配される冷却器とを備え、貯蔵室が所定の上限温度よりも高温になると前記圧縮機を駆動して前記冷却器と熱交換した冷気により前記貯蔵室内を冷却するとともに、前記貯蔵室が所定の下限温度よりも低温になると前記圧縮機を停止する冷蔵庫において、外気温が所定温度よりも低温の時に前記圧縮機を第１回転数で駆動する低速運転モードと、外気温が所定温度よりも高温の時に前記圧縮機を第１回転数よりも大きい第２回転数で駆動する高速運転モードとを有し、前記高速運転モードの開始時に前記圧縮機を第２回転数よりも低い回転数で所定時間駆動する減速期間を設け、前記減速期間の終了後に第２回転数に切り替えることを特徴としている。

この構成によると、貯蔵室が所定の上限温度よりも高温になると圧縮機が駆動開始され、所定の下限温度よりも低温になると駆動停止される。この時、外気温が所定温度よりも低く大きな冷力を必要としない場合は、圧縮機を第１回転数で駆動する低速運転モードが行われる。外気温が所定温度よりも高く大きな冷力が必要な場合は、圧縮機を第１回転数よりも高い第２回転数で駆動する高速運転モードが行われる。高速運転モードの開始時には減速期間が設けられ、第２回転数よりも低い回転数で圧縮機が駆動される。減速期間が終了すると圧縮機が第２回転数に切り替えて駆動される。

また本発明は、上記構成の冷蔵庫において、前記高速運転モードの開始により降温される前記冷却器の温度変化率が略一定の状態から低下したときに、前記減速期間を終了することを特徴としている。

この構成によると、貯蔵室が上限温度に到達して高速運転モードが開始されると、減速期間で第２回転数よりも低い回転数で圧縮機が駆動される。圧縮機の駆動開始によって冷却器が略一定の温度変化率で時間に対して直線的に降温される。冷却器の温度変化率が小さくなると、減速期間を終了して圧縮機が第２回転数に切り替えて駆動される。貯蔵室が下限温度まで降温されると圧縮機が停止される。

また本発明は、上記構成の冷蔵庫において、前記減速期間を３０秒〜２分にしたことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の冷蔵庫において、前記減速期間の前記圧縮機の回転数を１５００ｒｐｍ以下にしたことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の冷蔵庫において、前記減速期間で前記圧縮機を第１回転数で駆動したことを特徴としている。

本発明によると、圧縮機を第１回転数で駆動する低速運転モードと第１回転数よりも大きな第２回転数で駆動する高速運転モードとを備え、高速運転モードの開始時の減速期間で圧縮機が第２回転数よりも低い回転数で駆動される。これにより、外気温が低いときに低速運転モードを行って省電力化を図ることができる。また、冷媒量を多くして高速運転モードを行った際に、気液混合冷媒の流通状態が不安定な圧縮機の駆動開始時に減速期間によって冷媒の流通による異音を防止することができる。従って、冷凍サイクルの絞り量を大きくして冷凍サイクルを流通する冷媒量を多くし、より省電力化を図ることができる。

本発明の実施形態の冷蔵庫を示す側面断面図本発明の実施形態の冷蔵庫の構成を示すブロック図本発明の実施形態の冷蔵庫の圧縮機の駆動制御を示すタイムチャート本発明の実施形態の冷蔵庫の高速運転モード時の冷却器の温度変化の一例を示す図

以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は一実施形態の冷蔵庫を示す側面断面図である。冷蔵庫１は断熱箱体２の上方から順に冷蔵室３、冷凍室４、野菜室５が設けられる。冷蔵室３、冷凍室４及び野菜室５はそれぞれ断熱扉３ａ、４ａ、５ａによって前面が開閉される。冷蔵室３は貯蔵物を冷蔵保存し、冷凍室４は貯蔵物を冷凍保存する。野菜室５は冷蔵室２よりも高温に維持され、野菜等の貯蔵物を冷蔵保存する。

冷蔵室３及び冷凍室４の背面にはダンパ１３を介して連通する冷気通路７、８が設けられる。冷気通路７には冷却器１１及び送風ファン１２が配され、冷凍室４に臨む吐出口７ａが開口する。冷気通路８には冷蔵室３に臨む吐出口８ａが開口する。

野菜室５の後方には機械室６が設けられ、機械室６内にはインバータ制御により回転数が可変される圧縮機１０が設置される。圧縮機１０には冷媒が流通する冷媒管（不図示）を介して凝縮器（不図示）、キャピラリチューブ（不図示）、冷却器１１が順に接続され、圧縮機１０に戻る。

圧縮機１０によって圧縮された高温高圧のガス冷媒は凝縮器で放熱しながら凝縮する。凝縮した高温の液冷媒は膨張器を形成するキャピラリチューブで膨張して低温低圧となり、冷却器１１に送られる。冷却器１１に流入する冷媒は吸熱しながら蒸発して低温のガス冷媒となり、圧縮機１０に送られる。これにより、冷媒が循環して冷凍サイクルが運転される。

送風ファン１２の駆動により冷気通路７に空気が流通し、ダンパ１３を開くと冷気通路８に冷気が流通する。冷気通路７を流通する空気が冷凍サイクルの低温部に配される冷却器１１と熱交換して冷気が生成され、吐出口７ａ、８ａから吐出される。尚、冷凍室４には冷気を冷気通路７に戻す戻り口（不図示）が設けられる。冷蔵室３には野菜室５に連通する連通路（不図示）が導出され、野菜室５には冷気を冷気通路７に戻す戻り口（不図示）が設けられる。

図２は冷蔵庫１の構成を示すブロック図である。冷蔵庫１は各部を制御する制御部２０を有している。制御部２０内には計時を行うタイマーが設けられる。制御部２０には圧縮機１０、送風ファン１２、ダンパ１３、操作部１４、外気温センサ１５、冷蔵室温度センサ１６、冷凍室温度センサ１７、記憶部１８が接続される。

操作部１４は冷蔵室３の断熱扉３ａ等に設けられ、冷蔵室３や冷凍室４の温度設定等を行う。外気温センサ１５は冷蔵庫１の周囲の温度を検知する。冷蔵室温度センサ１６は冷蔵室３の庫内温度を検知する。冷凍室温度センサ１７は冷凍室４の庫内温度を検知する。記憶部８はＲＡＭ及びＲＯＭから成り、冷蔵庫１の制御プログラムを格納するとともに制御部２による演算の一時記憶を行う。

上記構成の冷蔵庫１において、圧縮機１０及び送風ファン１２が駆動されると、冷気通路７を流通する冷気は吐出口７ａから冷凍室４に吐出され、冷凍室４内が冷却される。冷凍室４を流通した冷気は戻り口を介して冷気通路７に戻る。また、ダンパ１３の開成時には冷気通路８を流通する冷気が吐出口８ａから冷蔵室３に吐出され、冷蔵室３内が冷却される。冷蔵室３を流通した冷気は連通路を介して野菜室５に吐出され、野菜室５内が冷却される。野菜室５を流通した冷気は戻り口を介して冷気通路７に戻る。

圧縮機１０は冷蔵室３及び冷凍室４の一方または両方が所定の上限温度よりも高温になると駆動開始される。また、上限温度を超えた冷蔵室３及び冷凍室４の一方または両方が圧縮機１０の駆動により所定の下限温度よりも低温になると圧縮機１０が停止される。冷蔵室３の上限温度は例えば、５℃に設定され、下限温度は例えば、１℃に設定される。冷凍室４の上限温度は例えば、−１８℃に設定され、下限温度は例えば、−２２℃に設定される。

図３は圧縮機１０の駆動状態を示す図である。縦軸は圧縮機１０の回転数を示し、横軸は時間を示している。時間ｔ１で冷蔵室３及び冷凍室４の一方または両方が上限温度よりも高温になると圧縮機１０が駆動開始される。

この時、外気温センサ１５により検知される外気温に応じて回転数を可変して圧縮機１０が駆動される。即ち、外気温が所定温度（例えば、３０℃）よりも低温で大きな冷力を必要としない場合は、図中、破線Ａで示す低速運転モードが行われる。低速運転モードでは圧縮機１０を低い回転数Ｎ１（例えば、１３００ｒｐｍ）で駆動する。

また、外気温が所定温度（例えば、３０℃）よりも高温で大きな冷力を必要とする場合は、図中、実線Ｂで示す高速運転モードが行われる。高速運転モードでは圧縮機１０を回転数Ｎ１よりも高い回転数Ｎ２（例えば、２０００ｒｐｍ）で駆動する。

上限温度を超えた冷蔵室３及び冷凍室４の一方または両方が時間ｔ２で下限温度よりも低温になると圧縮機１０が停止される。

同様に、時間ｔ３で圧縮機１０が駆動され、時間ｔ４で圧縮機１０が停止される。この動作を繰り返して冷蔵室３及び冷凍室の冷却が行われる。これにより、高い回転数Ｎ２で圧縮機１０を駆動するために電力消費が大きくなる期間を短縮し、冷蔵庫１の省電力化が図られる。

また、高速運転モードでは圧縮機１０の駆動開始時に回転数Ｎ２よりも低い回転数Ｎ３で所定時間駆動する減速期間Ｔが設けられる。回転数Ｎ３は１５００ｒｐｍ以下にすると望ましく、低速運転モード時の回転数Ｎ１に一致させてもよい。減速期間Ｔは圧縮機１０の駆動開始時に冷凍サイクル内に封入される気液混合冷媒の不安定な流通状態から安定化されるまでの時間に設定される。

このため、キャピラリチューブによる冷凍サイクルの絞り量を大きくし、冷凍サイクル内に封入される冷媒量を多くしても、減速期間Ｔにより圧縮機１０の駆動開始時の冷媒流通による異音を防止することができる。また、冷媒の流通状態が安定化すると圧縮機１０を回転数Ｎ３に増速しても異音が発生しない。従って、異音を防止して冷凍サイクルの冷力を向上することができ、冷蔵庫１のより省電力化を図ることができる。

図４は本実施形態による冷蔵庫１の高速運転モード時の冷却器１１の温度変化の一例を示す図である。縦軸は冷却器１１の温度（単位：℃）を示し、横軸は時間（単位：ｈｒ）を示している。また、図中、実線Ｄは冷却器１１の冷媒流出端を示し、破線Ｅは冷却器１１の冷媒流入端を示している。

時間ｔ１１では冷蔵室３及び冷凍室４が上限温度に到達し、高速運転モードにより圧縮機１０を駆動開始してダンパ１３が開かれる。これにより、冷却器１１が急激に降温され、時間に対して略一定の温度変化率で推移する。この時、冷媒の流通状態が不安定となるため、減速期間Ｔで圧縮機１０が回転数Ｎ３で駆動される。

冷凍サイクルに安定して冷媒が流通し、冷却器１１の降温が飽和して温度変化率が低下すると、減速期間Ｔを終了して圧縮機１０が回転数Ｎ２に切り替えられる。冷媒の流通状態が安定化されるまでの時間は冷蔵庫１の容量や圧縮機１０の使用回転数によって異なり、同一の冷蔵庫１内でもばらつきがある。このため、予め該時間を取得して平均値、最小値、最大値等によって異音の状態に応じて減速期間Ｔの時間が決められ、通常、３０秒〜２分に設定される。尚、冷却器１１の温度検知によって減速期間Ｔを終了してもよい。

時間ｔ１２では冷蔵室３の下限温度到達によりダンパ１３が閉じられる。これにより、冷却器１１が更に降温される。時間ｔ１３では冷凍室４の下限温度到達により圧縮機１０が停止される。これにより、冷却器１１の温度が徐々に上昇する。

時間ｔ１４では冷凍室４が上限温度に到達し、ダンパ１３を閉じて圧縮機１０が駆動開始される。これにより、減速期間Ｔで冷却器１１が急激に降温される。時間ｔ１５では冷凍室４の下限温度到達により圧縮機１０が停止される。

同様に、時間ｔ１６では冷凍室４が上限温度に到達し、ダンパ１３を閉じて圧縮機１０が駆動開始される。これにより、減速期間Ｔで冷却器１１が急激に降温される。時間ｔ１７では冷凍室４の下限温度到達により圧縮機１０が停止される。

本実施形態によると、圧縮機１０を回転数Ｎ１（第１回転数）で駆動する低速運転モードと回転数Ｎ１よりも大きな回転数Ｎ２（第２回転数）で駆動する高速運転モードとを備え、高速運転モードの開始時の減速期間Ｔで圧縮機１０が回転数Ｎ２よりも低い回転数Ｎ３で駆動される。

これにより、外気温が低いときに低速運転モードを行って省電力化を図ることができる。また、冷媒量を多くして高速運転モードを行った際に、気液混合冷媒の流通状態が不安定な圧縮機１０の駆動開始時に減速期間Ｔによって冷媒の流通による異音を防止することができる。従って、冷凍サイクルの絞り量を大きくして冷凍サイクルを流通する冷媒量を多くし、より省電力化を図ることができる。

また、高速運転モードの開始により降温される冷却器１１の温度変化率が略一定の状態から低下したときに、減速期間Ｔを終了するので、減速期間Ｔの終了時に冷媒の流通状態を確実に安定させることができる。

また、減速期間Ｔを３０秒〜２分にしたので、減速期間Ｔの終了時に冷媒の流通状態を確実に安定させることができる。

また、減速期間Ｔの圧縮機１０の回転数Ｎ３を１５００ｒｐｍ以下にすると、確実に異音を防止することができる。

また、減速期間Ｔで圧縮機１０の回転数Ｎ３を低速運転モード時の回転数Ｎ１で駆動することにより、低速運転モードと同様に省電力化を図るとともに冷媒を確実に流通させることができる。

本実施形態において、外気温に応じて圧縮機１０の回転数を可変して低速運転モードと高速運転モードの２つの運転モードを行っているが、外気温に応じて３つ以上の運転モードを設けてもよい。この時、一の運転モードに対して減速期間Ｔを設けてもよく、複数の運転モードに対して減速期間Ｔを設けてもよい。

本発明によると、インバータ制御される圧縮機を備えた冷蔵庫に利用することができる。

１冷蔵庫
２断熱箱体
３冷蔵室
４冷凍室
５野菜室
６機械室
７、８冷気通路
７ａ、８ａ吐出口
１０圧縮機
１１冷却器
１２送風ファン
１３ダンパ
１４操作部
１５外気温センサ
１６冷蔵室温度センサ
１７冷凍室温度センサ
１８記憶部
２０制御部

Claims

インバータ制御されるとともに冷媒を流通させて冷凍サイクルを運転する圧縮機と、前記冷凍サイクルの低温部に配される冷却器とを備え、貯蔵室が所定の上限温度よりも高温になると前記圧縮機を駆動して前記冷却器と熱交換した冷気により前記貯蔵室内を冷却するとともに、前記貯蔵室が所定の下限温度よりも低温になると前記圧縮機を停止する冷蔵庫において、外気温が所定温度よりも低温の時に前記圧縮機を第１回転数で駆動する低速運転モードと、外気温が所定温度よりも高温の時に前記圧縮機を第１回転数よりも高い第２回転数で駆動する高速運転モードとを有し、前記高速運転モードの開始時に前記圧縮機を第２回転数よりも低い回転数で所定時間駆動する減速期間を設け、前記減速期間の終了後に第２回転数に切り替えることを特徴とする冷蔵庫。
前記高速運転モードの開始により降温される前記冷却器の温度変化率が略一定の状態から低下したときに、前記減速期間を終了することを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
前記減速期間を３０秒〜２分にしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷蔵庫。
前記減速期間の前記圧縮機の回転数を１５００ｒｐｍ以下にしたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の冷蔵庫。
前記減速期間で前記圧縮機を第１回転数で駆動したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の冷蔵庫。