JP2015038408A

JP2015038408A - 冷蔵庫

Info

Publication number: JP2015038408A
Application number: JP2013169530A
Authority: JP
Inventors: 修平杉本; Shuhei Sugimoto
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2013-08-19
Filing date: 2013-08-19
Publication date: 2015-02-26

Abstract

【課題】冷媒流動音を安価に抑制した冷蔵庫を提供。
【解決手段】圧縮機の回転数を可変して冷凍システムを制御する制御装置と前記冷凍システムの振動を検知する振動検知器を備え、上記制御装置は、振動検知器で検知する振動が所定値以上になると前記圧縮機の回転数を振動発生時の圧縮機の回転数と異なる回転数にする構成としてある。これにより、圧縮機起動過程時に冷媒流動音が発生し始めると、当該冷媒流動音とともに生じる振動を振動検知器が検知し、その振動が所定値以上になると、制御部が圧縮機の回転数を変更し、冷媒流動音を抑制する。しかもこの抑制策は冷媒通路をテーパー加工する等の困難な製造工程を必要とせず、安価に提供することができる。
【選択図】図７

Description

本発明は冷蔵庫に関し、特に圧縮機起動時に生じる冷媒流動音防止構成に関するものである。

一般に冷蔵庫は蒸発器に付着する霜を除去する除霜運転を例えば所定時間ごとに行うが、このとき圧縮機は停止しており、除霜運転が終了すると圧縮機が再起動されて冷却運転を再開する。

この冷却運転再開時、換言すると、圧縮機の起動時に、冷却動作が安定するまでの過渡期において冷媒流動音が生じることがある。すなわち、圧縮機の運転により当該圧縮機より吐出された冷媒ガスが凝縮器で熱を放熱して液化し、キャピラリチューブにより減圧され蒸発器へ流入して蒸発し冷却作用をなすが、冷媒がキャピラリチューブから蒸発器へ吐出する場合、蒸発器の内径はキャピラリチューブの内径よりも大きいため、高圧の液冷媒から液相と気相が混じり合った気液２相流状態で蒸発器内に高速で噴出し、冷媒が乱流状態になってチューブを加振するため、大きな冷媒流動音が発生するのである。

このため従来の冷蔵庫は、キャピラリチューブと蒸発器との接続部の断面積を変化させて前記冷媒流動音を抑制していた（例えば、特許文献１参照）。

図１４、図１５は上記特許文献１に記載されている冷蔵庫を示し、蒸発器１０１は細径化した連結端部１０１ａをキャピラリチューブ１０２に接合し、キャピラリチューブ１０２の吐出口１０２ａと対向する部分はキャピラリチューブ１０２に対して大径となる空間部１０１ｂ、更に入口部の内径より小さい縮管部１０１ｃを形成して、キャピラリチューブ１０２から蒸発器１０１に至る断面積を段階的に変化させてある。

この構成によれば、キャピラリチューブ１０２と蒸発器１０１との間の通路の断面積が多段階に変化しているため、キャピラリチューブ１０２から蒸発器１０２へと吐出される気液２相流が一気に流れ込むことなく緩和されて流れ込むことになるため、蒸発器管内で気液２相流が大きく乱れて流動するのを抑え、冷媒流動音を抑制することができる、というものである。

特開２００３−２２２４５７号公報

しかしながら、上記従来の構成を採用しても、圧縮機が起動して冷却を開始し冷却動作が安定するまでの過渡期において冷媒流動音が生じる場合があった。

これは冷蔵庫の冷凍サイクルにおけるシステム形態、特に圧縮機の起動時における回転数の上昇の仕方等の固有の条件によってある特定の回転数域で発生するもので、当該冷凍サイクルシステムを採用した形態の冷蔵庫、換言すると、ある特定の機種の冷蔵庫において発生するものであった。

このようなタイプの冷蔵庫であっても、前記キャピラリチューブ１０２と蒸発器１０１
との接続部の断面積を更にテーパー状に変化させることによって冷媒流動音を解消することができるが、このようなテーパー状の加工は、加工難易度が高く、かつ、加工時間も要し、コストアップになる。

本発明はこのような点に鑑みてなしたもので、冷媒通路の断面積変化では抑制できない冷媒流動音を安価に抑制した冷蔵庫を提供するものである。

本発明は上記目的を達成するため、圧縮機、凝縮器、キャピラリチューブおよび蒸発器を順次連結した冷凍サイクルと、前記圧縮機の回転数を可変して冷凍システムを制御する制御装置とを具備し、前記圧縮機起動時に前記圧縮機の回転数を順次上昇させていく冷蔵庫であって、前記冷凍サイクルの適所に振動検知器を設けるとともに、前記制御部は前記振動検知器で検知する振動が所定値以上になると前記圧縮機の回転数を振動発生時の圧縮機の回転数とは異なる回転数にする構成としてある。

これにより、圧縮機起動過程時に冷媒流動音が発生しかけると、当該冷媒流動音とともに発生する振動を振動検知器が検知し、その振動が所定値以上になると、制御部が圧縮機の回転数を変更して、流動騒音の一因となる液相或いは気相の偏りを低減し冷媒流動音を抑制する。そしてこの抑制策は冷媒通路をテーパー加工する等の困難な加工工程を必要とせず、振動検知器の追加と制御装置の制御ソフトの変更だけで簡単に行うことができるので、安価に提供することができる。

本発明は、難易度の高い加工を必要とすることなく簡単に冷媒流動音を抑制することができ、安価で静かな冷蔵庫を提供することができる。

本発明の実施の形態１における冷蔵庫の冷凍システムを示す概略図同冷蔵庫の冷媒配管状態を示す斜視図同冷蔵庫のキャピラリチューブと蒸発器を示す斜視図同冷蔵庫のキャピラリチューブの通路拡大部を示し、図３のＸ部の拡大断面で、（ａ）は一次キャピラリチューブ出口での冷媒の通常運転時の状態を示す説明図（ｂ）は同一次キャピラリチューブ出口での冷媒の冷媒流動音発生時の状態を示す説明図同冷蔵庫の制御構成を示す制御ブロック図同冷蔵庫の冷却システムにおけるモリエル線図同冷蔵庫の制御フローを示すフローチャート同冷蔵庫の圧縮機、ファンの駆動状態を示す説明図同冷蔵庫の実施の形態２における制御フローを示すフローチャート同実施の形態２における圧縮機、ファンの駆動状態を示す説明図同実施の形態３における圧縮機、ファンの駆動状態を示す説明図実施の形態４における冷蔵庫の蒸発器要部を示す斜視図実施の形態５における冷蔵庫の蒸発器要部を示す斜視図従来の冷蔵庫のキャピラリチューブと蒸発器を示す斜視図同従来の冷蔵庫のキャピラリチューブと蒸発器配管との接続部を示す断面図

第１の発明は、圧縮機、凝縮器、キャピラリチューブおよび蒸発器を順次連結した冷凍サイクルと、前記圧縮機の回転数を可変して冷凍システムを制御する制御装置とを具備し、前記圧縮機起動時に前記圧縮機の回転数を順次上昇させていく冷蔵庫であって、前記冷
凍サイクルの適所に振動検知器を設けるとともに、前記制御部は前記振動検知器で検知する振動が所定値以上になると前記圧縮機の回転数を振動発生時の圧縮機の回転数とは異なる回転数にする構成としてある。

第２の発明は、第１の発明において、制御装置は、振動検知器が検知する振動が所定値以上になると圧縮機の回転数を当該振動発生時の回転数域より低い回転とする構成としてある。

これにより、冷媒流動音抑制のための圧縮機の回転数変化が緩やかなものとなり、急激な回転数上昇による圧縮機運転音でユーザに不安感を与えることも防止でき、信頼性を損なうことなく冷媒流動音を抑制することができる。

第３の発明は第１または第２の発明において、冷蔵庫は更に冷気循環用のファンを備え、制御装置は、振動検知器が検知する振動が所定値以上になると更に前記ファンの回転数を振動発生時のファン回転数より低い回転数若しくは低い回転数を所定時間継続する構成としてある。

これにより、通常の起動時のファンの回転数より低い回転数にすることによって冷媒冷却度が変わって流動騒音の一因となる液相或いは気相の偏りが低減され、流動騒音を抑制することができる。

第４の発明は、圧縮機、凝縮器、キャピラリチューブおよび蒸発器を順次連結した冷凍サイクルと、冷気を循環させるファンと、前記圧縮機の回転数を可変して冷凍システムを制御する制御装置とを具備し、前記圧縮機起動時に前記圧縮機の回転数を順次上昇させていく冷蔵庫であって、前記冷凍サイクルの適所に振動検知器を設けるとともに、前記制御部は前記振動検知器で検知する振動が所定値以上になると前記ファンの回転数を振動発生時の圧縮機の回転数と異なる回転数にする構成とした構成としてある。

これにより、圧縮機起動過程時に冷媒流動音が発生しかけると、当該冷媒流動音とともに生じる振動を振動検知器が検知し、その振動が所定値以上になると、制御部がファンの回転数を低く制御し、冷媒冷却度が変わって流動騒音の一因となる液相或いは気相の偏りが低減され、流動騒音を抑制することができる。そしてこの抑制策は冷媒通路をテーパー加工する等の困難な製造工程を必要とせず、振動検知器の追加と制御装置の制御ソフトの変更だけで簡単に行うことができるので、安価に提供することができる。

第５の発明は、第１〜第４の発明において、振動検知器は冷凍サイクルを構成するキャピラリチューブの通路拡大部に設けた構成としてある。

これにより、冷媒流動騒音のもっとも発生しやすい部分で振動を検知することになるから、敏感に振動を検知することができ、迅速に流動騒音の一因となる液相或いは気相の偏りを低減させて流動騒音を抑制することができる。

第６の発明は、第１〜第４の発明において、蒸発器は霜検知センサを備え、振動検知器
は前記霜検知センサとともに一体に装着した構成としてある。

これにより、振動検知器を霜検知センサとともに共締め等によって一体に装着することができ、取付金具の兼用によって部品点数及び取り付け工数の削減を図りコストダウンを図ることができる。

第７の発明は、第１〜第４の発明において、冷凍サイクルはアキュームレータを備え、振動検知器は前記アキュームレータに装着した構成としてある。

これにより、冷媒流動音発生時の振動検知器を利用してアキュームレータの振動も検知することができ、アキュームレータ振動検知器と共用してコストダウンを図ることができる。

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本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における冷蔵庫に搭載した冷却システムを示し、１は圧縮機、２は凝縮器、３はキャピラリチューブ、４は蒸発器で、これらを順次接続して冷却システムが構築してある。

図２は同冷蔵庫の冷媒配管状態を示し、圧縮機１は冷蔵庫本体５の後上部に、蒸発器４及びキャピラリチューブ３は冷蔵庫本体５の背部に、凝縮器本体２ａは冷蔵庫本体５の後上部に、放熱パイプ２ｂは主に側面及び前面の扉６に組み込んである。

図３はキャピラリチューブ３と蒸発器４を示し、蒸発器４は多数のフィン４ａに管４ｂを貫通させて構成してあり、管４ｂはアキュームレータ４ｃ、管４ｄを経由して圧縮機１と接続してある。キャピラリチューブ３は管４ｄと冷媒の流れ方向を逆にしてロー付けしてある。

図４は図３のＸ部の拡大断面を示し、（ａ）は通常の冷却運転時の冷媒の状態を示す説明図、（ｂ）は同冷媒流動音が発生しているときの冷媒の状態を示す説明図である。

キャピラリチューブ３は一次キャピラリチューブ３ａと二次キャピラリチューブ３ｂからなり、一次キャピラリチューブ３ａの出口部分は拡大空間となっている。

また、上記一次キャピラリチューブ３ａの出口部分の拡大空間の外周となる二次キャピラリチューブ３ｂの外周に振動検知器７が取付け金具８によって装着してある。この振動検知器７は振動を直接検知する加速度センサ等のほかに振動によって生じるひずみを検知するひずみセンサ等によって構成してあり、振動を検知すると後述する制御部に出力するように構成されている。

図５は上記冷蔵庫の制御構成を示し、９は冷蔵室等の冷却温度を設定する温度設定手段、１０は同冷蔵庫等の温度を検出する温度検知手段、１１は前記蒸発器４に風を供給して得た冷気を冷蔵室等に供給するファンである。１２は制御装置で、前記温度設定手段９で設定された温度と温度検知手段１０で検知した温度との差に応じて前記圧縮機１とファン１１を制御する。また、この制御装置１２は前記振動検知器７からの振動検知出力を受け、この振動検知出力が所定値以上になると前記圧縮機１あるいは圧縮機１とファン１１の回転数を変更する。その詳細は後述する。なお、上記制御装置１２はインバータ制御部を有し、前記圧縮機１およびファン１１の回転を可変可能としてある。

また、図中、１３は霜検知センサ、１４は霜取りヒータで、霜検知センサ１３からの出信号に基づき出力される前記制御装置１２からの信号に基づき所定時間ごとに通電駆動されるものである。

次に上記構成における冷蔵庫の動作について説明する。

まず、冷蔵庫を購入して給電すると、制御装置１２は圧縮機１とファン１１を起動させ、前記圧縮機１の起動により圧縮された冷媒ガスが凝縮器２で熱を放熱して液化し、キャピラリチューブ３により減圧され蒸発器４へ流入して蒸発し冷却作用をなす。そして、所定時間運転して蒸発器４に霜が付着すると、霜検知センサ１３がこれを検知して制御装置１２に出力し、制御装置１２は前記圧縮機１およびファン１１を停止させるとともに霜取りヒータ１４に通電を開始して霜取りを行う。上記霜取りが所定時間行われると、再び前記圧縮機１とファン１１を起動して冷却作用を行う。

前記圧縮機１およびファン１１の起動時、例えば霜取り運転終了後の圧縮機１およびファン１１の起動時、制御装置１２は図７のステップ２１に示す所定時間が経過すると、ステップ２２に示すように圧縮機１とファン１１を駆動する。この圧縮機１及びファン１１の回転数は図８に示すように順次上昇させていき、冷却能力を上げていく。

ここで、上記圧縮機１及びファン１１の回転数を順次上昇させていく起動過程時において、一次キャピラリチューブ３ａから二次キャピラリチューブ３ｂへ冷媒が吐出する時、冷媒の液相と気相が混じり合って二次キャピラリチューブ３ｂ内に噴出し、乱流となって、冷媒流動音が発生する。

詳述すると、圧縮機１の起動過程時には、冷媒の圧力および凝縮器２での放熱が安定しておらず不安定な状態となっていて、図６に示すモリエル線図の（１）が（１‘）、（２）が（２’）、（３）が（３‘）の間で揺らぐように不安定な状態となっている。そのため、前記一次キャピラリチューブ３ａから二次キャピラリチューブ３ｂへ冷媒が吐出する時、図４の（ｂ）に示すように、冷媒の液相αと気相βが均一でなく偏ることが多く、乱流が大小繰り返すような形となって増幅され、冷媒流動音が発生する。特にこの実施の形態では、一次キャピラリチューブ３ａと二次キャピラリチューブ３ｂとの接続部の断面積を段階的或いはテーパー状に変化させる加工を行っておらず、冷媒流動音が生じやすい。

この冷媒流動音が発生し始めるとそれに伴い二次キャピラリチューブ３ｂに振動が発生する。そして、この実施の形態では前記二次キャピラリチューブ３ｂの外周に装着した振動検知器７がこの振動を検知してその信号を制御装置１２に出力する。そして、この振動検知器７からの出力が所定値以上（冷媒流動音を騒音として感じる前の振動値）の振動になったことを示す信号になると、制御装置１２は前記圧縮機１の回転数を図８の対策実施品で示す線のように前記振動発生時の回転数を当該回転数以外の回転数に変更する。

すなわち、図７に示すステップ２２の圧縮機１、ファン１１駆動後、ステップ２３で振動検知器７からの出力に基づき制御装置１２が所定値以上の振動であると判断すると、制御装置１２がステップ２４で示すように、前記圧縮機１の回転数を振動発生時の回転数以外の所定の回転数、この実施の形態では振動発生時の回転数（５２ｒｐｍ）の手前の回転数、例えば図８の４２ｒｐｍまで低下させ、しばらく、例えば１５分程度前記所定の回転数で圧縮機１を駆動し続ける（図７のステップ２５）。

これによって、その間に冷媒の圧力と放熱が安定し、一次キャピラリチューブ３ａから二次キャピラリチューブ３ｂへ吐出する冷媒は図４の（ａ）に示すように、流動騒音の一
因となる冷媒の液相α或いは気相βの偏りが低減して液相αと気相βが均一に分散した安定状態となり、冷媒流動音が抑制される。

その後、図７のステップ２６に示すように圧縮機１の回転数を上げて温度検知手段１０の検知温度が温度設定手段９で設定された温度になるように冷却運転を行う。

このとき圧縮機１は再び冷媒流動音が発生する回転数になるが、その時点ではすでに冷媒の圧力と凝縮器による放熱が安定していて、冷媒の液相αと気相βの偏りはほとんどなく、冷媒流動音が発生しない、若しくは発生してもこれが増幅して使用者が感じる程度までの冷媒流動音になることはなく、静かな冷蔵庫とすることができる。

また、上記冷媒流動音低減は、圧縮機１の回転数を振動発生時の回転数以外の回転数にする、という制御ソフトを変更するだけで行うことができ、従来のように冷媒通路をテーパー加工等する必要がなく、安価に提供することができる。

またこの実施の形態では、制御装置１２は、振動発生時に変更する圧縮機１の回転数は当該振動発生時の回転数より低い回転とする構成としてあるから、冷媒流動音抑制のための圧縮機１の回転数変化が緩やかなものとなり、圧縮機回転数を上げる方向に変更する場合のような急激な回転数上昇（一気に二段階回転数を上昇させる）による圧縮機運転音でユーザに不安感を与えることも防止でき、信頼性を損なうことなく冷媒流動音を抑制することができる。

（実施の形態２）
図９は実施の形態２における制御フローを示すフローチャート、図１０は同実施の形態２における圧縮機、ファンの駆動状態を示す説明図である。

この実施の形態２は前記実施の形態１に加え更にファン１１の回転数も変えるようにしたものである。

すなわち、図９の制御フローにおいて、ステップ２４の圧縮機回転数を所定回転数まで下げたとき更にステップ２７でファン１１の回転数も下げるように構成してある。図１０の説明図ではＦＣファン電圧の対策実施品で示す部分である。

このように圧縮機１の回転数の変更と同時にファン１１の回転数を下げることによって蒸発器４の蒸発能力を通常より低くでき、冷媒流量を少なくできる作用が加わって、その間に更に冷媒の圧力と放熱が安定し、流動騒音の一因となる液相或いは気相の偏りが更に低減され、流動騒音を抑制することができる。しかもこの抑制策も制御装置１２によるファン回転数の設定、すなわち制御装置１２の制御ソフトの変更のみで行うことができるので、冷媒通路をテーパー加工する等の必要もなく、安価に提供することができる。

（実施の形態３）
この実施の形態３は図示しないものの、振動検知器７が所定値以上の振動を検知すると、圧縮機１の回転数はそのまま上昇させてファン１１の回転数のみを変更、例えば図１０のＦＣファン電圧に示すように振動発生時のファン回転数よりも低い回転数になるように制御、若しくは図１１のＦＣファン電圧に示すように振動発生時のファン回転数（ＦＣファン電圧３．２Ｖ相当）よりも低い回転数（ＦＣファン電圧２．２６Ｖ相当）を所定時間継続制御する構成としたものである。

これにより、圧縮機起動過程時に所定値以上の振動を検知すると、制御装置１２がファン１１の回転数を低く制御し、蒸発器４の蒸発能力を通常より低くでき、その間に冷媒の
圧力と放熱が安定し、冷媒流量を少なくできるので、圧縮機１の回転数を変更する場合と同様、効果は若干劣るものの流動騒音の一因となる液相或いは気相の偏りが低減され、流動騒音を抑制することができる。また、この冷媒流動音抑制策も制御ソフトの変更のみで行うことができるので、冷媒通路をテーパー加工する等の必要もなく、安価に提供することができる。

（実施の形態４）
図１２は実施の形態４における冷蔵庫の蒸発器要部を示す斜視図である。

この実施の形態４は前記振動検知器７を霜検知センサ１３とともに一体に蒸発器４に装着したものである。図中１５はセンサホルダーで、霜検知センサ１３と振動検知器７を抱き込んで蒸発器の管４ｂに共締め固定している。

この実施の形態によれば、振動検知器７を霜検知センサ１３とともに共締め等によって一体に装着することができ、センサホルダー１５のような取付金具を兼用でき、部品点数の削減と取り付け工数の削減を図りコストダウンをさらに図ることができる。

（実施の形態５）
図１３は実施の形態５における冷蔵庫の蒸発器要部を示す斜視図である。

この実施の形態４は前記振動検知器７をアキュームレータ４ｃに装着したものである。

この構成によれば、前記振動検知器７によってアキュームレータ４ｃの振動も検知することができ、アキュームレータ振動検知器と兼用化してコストダウンを図ることができる。

以上説明してきたようにこの冷蔵庫は、圧縮機起動過程時の冷媒流動音を安価に抑制することができるものであるが、上記実施の形態は本発明を実施するうえでの一例として示したものであり、本発明の目的を達成する範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

例えば、上記実施の形態では圧縮機およびファンは段階的に回転数を変更するものを例示したが、これは比例的に変更するようにしても良いものであり、また、冷媒流動音を振動におきかえて検知するようにしたが、冷媒流動音自体を検知するようにしてもよく、本発明においてはこの冷媒流動音自体を検知するものも振動検知器に含むものとする。

以上のように本発明は、難易度の高い加工を必要とすることなく簡単に冷媒流動音を抑制することができ、安価で静かな冷蔵庫を提供することができるから、一般用はもちろん業務用の冷蔵庫にも幅広く適用できる。

１圧縮機
２凝縮器
３キャピラリチューブ
４蒸発器
５冷蔵庫本体
６扉
７振動検知器
８取付け金具
９温度設定手段
１０温度検知手段
１１ファン
１２制御装置
１３霜検知センサ
１４霜取りヒータ
１５センサホルダー

Claims

圧縮機、凝縮器、キャピラリチューブおよび蒸発器を順次連結した冷凍サイクルと、前記圧縮機の回転数を可変して冷凍システムを制御する制御装置とを具備し、前記圧縮機起動時に前記圧縮機の回転数を順次上昇させていく冷蔵庫であって、前記冷凍サイクルの適所に振動検知器を設けるとともに、前記制御部は前記振動検知器で検知する振動が所定値以上になると前記圧縮機の回転数を振動発生時の圧縮機の回転数とは異なる回転数にする構成とした冷蔵庫。
制御装置は、振動検知器が検知する振動が所定値以上になると前記圧縮機の回転数を当該振動発生時の回転数域より低い回転とすることを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
冷蔵庫は更に冷気循環用のファンを備え、制御装置は、振動検知器が検知する振動が所定値以上になると更に前記ファンの回転数を振動発生時のファン回転数より低い回転数若しくは低い回転数を所定時間継続する構成としたことを特徴とする請求項１または２記載の冷蔵庫。
圧縮機、凝縮器、キャピラリチューブおよび蒸発器を順次連結した冷凍サイクルと、冷気を循環させるファンと、前記圧縮機の回転数を可変して冷凍システムを制御する制御装置とを具備し、前記圧縮機起動時に前記圧縮機の回転数を順次上昇させていく冷蔵庫であって、前記冷凍サイクルの適所に振動検知器を設けるとともに、前記制御部は前記振動検知器で検知する振動が所定値以上になると前記ファンの回転数を振動発生時の圧縮機の回転数と異なる回転数にする構成とした冷蔵庫。
振動検知器はキャピラリチューブの通路拡大部に設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の冷蔵庫。
蒸発器は霜検知センサを備え、振動検知器は前記霜検知センサとともに一体に装着したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の冷蔵庫。
冷凍サイクルはアキュームレータを備え、振動検知器は前記アキュームレータに装着したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の冷蔵庫。