JP2017214850A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機のピストンストロークや潤滑油の粘度の違いに応じて最適な給油運転時間を選択して給油運転を行うことにより、省エネルギーな圧縮機制御が可能な冷蔵庫を提供する。
【解決手段】圧縮機と、前記圧縮機を制御する制御部と、前記圧縮機のピストンストロークに応じた給油運転時間を記憶する記憶手段とを備えた冷蔵庫において、
前記圧縮機の起動時に潤滑油を給油するための給油運転の運転時間は、前記圧縮機のピストンストロークが所定より長い場合には給油運転時間を短くし、前記圧縮機のピストンストロークが所定より短い場合は給油運転時間を長くする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、冷蔵庫に関する。

近年、冷蔵庫やエアコンなどに用いる圧縮機は小型化、省エネルギー化の要求が高まっている。特に冷蔵庫においては、限られたスペースに設置する必要があり、外形寸法に制約があるなかで、内容積の拡大が求められている。外形寸法をできるだけ変えずに内容積を確保するには、断熱材の薄型化や構成部品の小型化が必要となる。断熱材については真空断熱材の採用等で既に薄型化しており、更なる内容積の拡大には構成部品の小型化、特に構成部品の中でも比較的大きい部類に入る圧縮機の小型化は内容積拡大の必須用件となっている。また、環境負荷への関心が高まり、省エネルギー化についても必須用件となっている。

圧縮機の小型化においては、圧縮機の圧縮要素とそれを駆動する電動要素の配置や形状において、さまざまなレイアウトが考案されている。圧縮要素のひとつであるピストンに限っても、同じ押しのけ量であってもピストン径とストロークの組み合わせは多様となる。一方この様に多様化する圧縮機を制御する圧縮機制御においては、制御基板や制御ソフトウェアを共用化し、できるだけ少ない種類の制御基板、制御ソフトウェアで複数の異なる圧縮機を制御することがサービスの面で有利である。

また、省エネルギー化においては、インバータ方式による電動要素の回転速度制御が一般的であり、低速化による消費電力の低減がなされている。

圧縮機は常時圧縮要素に給油が必用であり、圧縮機を低速運転しても十分な給油が行える様、さまざまな提案がなされている。例えば、特開２０１５−９６６９９号公報（特許文献１）。

また、圧縮機停止時には、潤滑油が圧縮機底部に貯留されるため、圧縮機起動時にある程度高い回転速度により一定時間運転することで、圧縮要素に必要量の給油を行う給油運転が必要となる。給油が十分で無い場合、潤滑油の不足による起動不良やピストンのかじり等の不具合発生につながる。

給油運転の背景技術として、特開２０１４−２０７３２号公報（特許文献２）がある。特許文献２の請求項４には、「圧縮機の停止時刻又は停止からの経過時間を記憶する運転状態記憶部を備え、前記圧縮機を停止状態から起動する起動運転時間は、前記圧縮機の停止時間が所定時間以上の場合に、前記圧縮機の停止時間が所定時間以下の場合よりも長くする。」と記載されている。

特開２０１５−９６６９９号公報 特開２０１４−２０７３２号公報

特許文献２では、「圧縮機の停止時間の長短により、給油運転を変更する」との記載がある。しかしながら、圧縮機の機構の違いや潤滑油の粘性の違いによる影響については考慮されていない。

一般的なレシプロ型圧縮機のポンプの給油量は、運転速度に比例して増加する特徴を持っているが、一般に同一速度で比較した場合、ピストンストロークが長いほどピストンスピードが速くなるため、ポンプの噴射速度が増えることにより、圧縮要素の給油に有利に働く傾向にある。

図２はピストンストロークと給油運転に必要な時間の関係を示す図である。上記のごとくピストンストロークが短い場合、給油量が少なくなるため、ある程度の給油運転が必要となる。逆にピストンストロークが長い場合は給油量が多くなるため、給油運転時間は短くてよい。上記の通り給油運転時は比較的高い回転速度で運転するため、必要以上に給油運転を行うと省エネルギー悪化の要因となるため、必要最低限の時間に抑える必要がある。

本発明の目的は、「圧縮機のピストンストロークや潤滑油の粘度の違いに応じて給油運転時間を選択して給油運転の適正化を行うことにより、省エネルギーな圧縮機制御が可能な冷蔵庫を提供することにある。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、「圧縮機と、前記圧縮機を制御する制御部と、前記圧縮機のピストンストロークに応じた給油運転時間を記憶する記憶手段とを備えた冷蔵庫において、前記圧縮機の起動時に潤滑油を給油するための給油運転の運転時間は、前記圧縮機のピストンストロークが所定より長い場合には給油運転時間を短くし、前記圧縮機のピストンストロークが所定より短い場合は給油運転時間を長くすること」を特徴とする。

本発明によれば、圧縮機のピストンストロークや潤滑油の粘度の違いに応じて給油運転時間を選択して給油運転の適正化を行うことにより、省エネルギーな圧縮機制御が可能な冷蔵庫を提供することができる。

本発明の実施形態における冷蔵庫の制御ブロック図である。 ピストンストロークと給油時間の関係を示す図である。 本発明の実施形態における冷蔵庫の縦断面図である。 本発明の実施形態における冷蔵庫の給油運転時間を選定する制御フロー図である。 本発明の実施形態における冷蔵庫の給油運転時間を選定するもう１つの制御フロー図である。

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。

図１は本実施例における、冷蔵庫に搭載した圧縮機の制御ブロック図である。図において、１は冷蔵庫全体で、制御部２と、各負荷から構成される。１６は冷媒を圧縮循環させる圧縮機、１５は圧縮機１６および凝縮器（図示無し）を冷却する機械室冷却ファン、１４は冷却器（図示無し）により冷却された冷気を冷蔵庫の各貯蔵室に循環させる庫内冷却ファン、１２は除霜の開始および終了等を判定するために冷却器の温度を検知する冷却器温度センサ、１３は冷蔵庫の周囲温度を検知する外気温温度センサ、１０は各貯蔵室扉の開閉を検知する貯蔵室扉スイッチ、１１は各貯蔵室の温度を検知する貯蔵室温度センサ、その他制御機器１７として、除霜や結露を防止するためのヒータ、冷凍サイクル内の冷媒流量調整や流路切替を行う電動弁等を有する。２は制御部であり、冷蔵庫全体１を制御するマイコン３を搭載する。マイコン３には冷蔵庫や圧縮機を動作させるための制御データや外部メモリのデータなどを格納するメモリ４を内蔵する。５は外部メモリであり、冷蔵庫の制御にかかわる各種設定値、たとえば圧縮機１６の起動、停止を判定するための貯蔵室センサ温度判定値、圧縮機１６の機種情報などがあらかじめ記憶されている。圧縮機の機種情報には、ピストンストローク、潤滑油の粘度など仕様の異なる複数の圧縮機のデータなどを含む。

図３は本発明の実施形態における冷蔵庫の縦断面図である。図３において、冷蔵庫本体１には、本実施形態の制御部２、圧縮機１６、冷却器５５を備え、冷蔵室５１、製氷室５２、冷凍室５３、野菜室５４からなる庫内空間は圧縮機１６の駆動により冷凍サイクル（図示せず）を動作させ、冷却器５５で熱交換された冷気を庫内冷却ファン１４で各貯蔵室に送風することにより冷却される。

図４は本実施例における、圧縮機制御の給油運転時間を選定する制御フロー図である。まず、電源投入（Ｓ１０１）したら、制御対象となる圧縮機の機種情報を外部メモリ５からマイコン３内のメモリ４に取り込む（Ｓ１０２）。機種情報には、制御対象となる圧縮機のピストンストロークや使用する潤滑油の粘度などの情報が含まれている。まず、圧縮機の各機種共通である給油時間（基本給油時間）を設定する（Ｓ１０３）。次に、ピストンストロークの違いによる給油時間を設定する。現在の機種のピストンストロークと予め設定した判定値を比較（Ｓ１０４）し、ストロークが判定値以上であれば給油量が多くなるため、Ｓ１０３で設定した給油運転時間から減算（例えば５秒）する（Ｓ１０５）。各貯蔵室温度センサ１１、冷却器温度センサ１２、外気温温度センサ１３などの各温度センサ等の値から圧縮機が起動する条件が成立しているか否かを判断（Ｓ１０６）し、圧縮機起動条件であれば圧縮機回転速度を給油運転速度とし（Ｓ１０７）、圧縮機を起動する（Ｓ１０８）。前記（Ｓ１０５）で求めた給油運転時間運転（Ｓ１０９）したのち、冷却運転に移る。冷却運転では、圧縮機回転速度を冷却運転速度（冷却運転中の圧縮機回転速度）で運転する（Ｓ１１０）。冷却運転速度は、各貯蔵室温度センサ１１、冷却器温度センサ１２、外気温温度センサ１３などの各温度センサ等の値から、必要な回転速度を求め、冷却運転は増減させながら圧縮機を運転する。各貯蔵室温度センサ１１、冷却器温度センサ１２、外気温温度センサ１３などの各温度センサ等の値から、庫内が冷えて冷却運転を行う必要がなくなった場合等、圧縮機停止条件が成立（Ｓ１１１）したら、圧縮機を停止（Ｓ１１２）し、再び圧縮機起動条件が成立するまで待つ。なお、本実施例ではピストンストロークに対する給油運転時間をそれぞれ２段階としたが、段階を増やすことで、より詳細化しても良い。

図５は本実施例における、圧縮機制御の給油運転時間を選定するもう１つの制御フロー図である。まず、電源投入（Ｓ２０１）したら、制御対象となる圧縮機の機種情報を外部メモリ５からマイコン３内のメモリ４に取り込む（Ｓ２０２）。機種情報には、制御対象となる圧縮機のピストンストロークや使用する潤滑油の粘度などの情報が含まれている。まず、圧縮機の各機種共通である給油時間（基本給油時間）を設定する（Ｓ２０３）。次に、潤滑油の粘度の違いによる給油時間を設定する。現在の機種の潤滑油の粘度と予め設定した判定値を比較（Ｓ２０４）し、粘度が判定値以上であれば給油されにくいため、Ｓ２０３で設定した給油運転時間に加算（例えば３秒）する（Ｓ２０５）。各貯蔵室温度センサ１１、冷却器温度センサ１２、外気温温度センサ１３などの各温度センサ等の値から圧縮機が起動する条件が成立しているか否かを判断（Ｓ２０６）し、圧縮機起動条件であれば圧縮機回転速度を給油運転速度とし（Ｓ２０７）、圧縮機を起動する（Ｓ２０８）。前記（Ｓ２０５）で求めた給油運転時間運転（Ｓ２０９）したのち、冷却運転に移る。冷却運転では、圧縮機回転速度を冷却運転速度（冷却運転中の圧縮機回転速度）で運転する（Ｓ２１０）。冷却運転速度は、各貯蔵室温度センサ１１、冷却器温度センサ１２、外気温温度センサ１３などの各温度センサ等の値から、必要な回転速度を求め、冷却運転は増減させながら圧縮機を運転する。各貯蔵室温度センサ１１、冷却器温度センサ１２、外気温温度センサ１３などの各温度センサ等の値から、庫内が冷えて冷却運転を行う必要がなくなった場合等、圧縮機停止条件が成立（Ｓ２１１）したら、圧縮機を停止（Ｓ２１２）し、再び圧縮機起動条件が成立するまで待つ。なお、本実施例では潤滑油の粘度に対する給油運転時間をそれぞれ２段階としたが、段階を増やすことで、より詳細化しても良い。なお、潤滑油の粘度は圧縮機の温度や周囲温度の影響も受けるため、圧縮機の温度や周囲温度の条件を加味してもよい。

更に、ピストンストロークと潤滑油の粘度を組み合わせることで、更に給油運転時間の適正化を図ることも可能である。

１ 冷蔵庫全体
２ 制御部
３ マイコン
４ メモリ
５ 外部メモリ
１０ 各貯蔵室扉スイッチ
１１ 各貯蔵室温度センサ
１２ 冷却器気温度センサ
１３ 外気温温度センサ
１４ 庫内冷却ファン
１５ 機械室冷却ファン
１６ 圧縮器
１７ その他制御機器
５１ 冷蔵室
５２ 製氷室
５３ 冷凍室
５４ 野菜室
５５ 冷却器

Claims (2)

1. 圧縮機と、前記圧縮機を制御する制御部と、前記圧縮機のピストンストロークに応じた給油運転時間を記憶する記憶手段とを備えた冷蔵庫において、
   前記圧縮機の起動時に潤滑油を給油するための給油運転の運転時間は、前記圧縮機のピストンストロークが所定より長い場合には給油運転時間を短くし、前記圧縮機のピストンストロークが所定より短い場合は給油運転時間を長くすることを特徴とする冷蔵庫。
2. 圧縮機と、前記圧縮機を制御する制御部と、前記圧縮機の潤滑油の粘度に応じた給油運転時間を記憶する記憶手段とを備えた冷蔵庫において、
   前記圧縮機の起動時に潤滑油を給油するための給油運転の運転時間は、前記潤滑油の粘度が所定より高い場合には給油運転時間を長くし、前記潤滑油の粘度が所定より低い場合は給油運転時間を短くすることを特徴とする冷蔵庫。

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