WO2012153518A1

WO2012153518A1 - 冷蔵庫

Info

Publication number: WO2012153518A1
Application number: PCT/JP2012/003000
Authority: WO
Inventors: 秀男西畠
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2011-05-09
Filing date: 2012-05-08
Publication date: 2012-11-15
Also published as: CN103518110A; EP2708835A4; EP2708835A1; CN103518110B

Abstract

圧縮機設置スペースの低減による使い勝手や外観品位の向上と低振動，低騒音化の両立を図る本発明の冷蔵庫は、箱本体（１）と、圧縮機（１１）と、運転制御部と、を備える。箱本体（１）は、前面に扉を備えた貯蔵室（１５ｂ）が配置されている。圧縮機（１１）は、上容器（１０２）と下容器（１０１）とを備えた密閉容器（１０３）内に固定子（１１２）と回転子（１１１）からなる電動要素（１１０）と、電動要素（１１０）によって駆動される圧縮要素（１１３）と、を収納している。運転制御部は、圧縮機（１１）のトルク制御または停止制御を行う。下容器（１０１）に固着した複数の脚（１０６）が弾性部材（２００）を介して箱本体（１）に設置されている。箱本体（１）の圧縮機設置面（２８ｂ）の表面に設けた複数の略円筒状のピン（１０８）に弾性部材（２００）を配設した。

Description

冷蔵庫

　本発明は、圧縮機の振動を低減する冷蔵庫に関する。

　従来の冷蔵庫は、冷蔵庫本体の下部後方に機械室を配置し、この機械室内に圧縮機等の冷凍サイクルの高圧側構成物を収容するものが一般的であった。近年、冷蔵庫は、使い勝手の良さや省スペースの観点から収納性の向上が求められている。また、冷蔵庫は、地球環境の観点から省エネルギー性の向上が求められている。これらの要請に応えるため、従来の冷蔵庫では、機械室を貯蔵室内において使い勝手の悪い冷蔵庫本体の天面で、冷蔵庫本体の背面上部に設置することで使い勝手を向上させている。さらに温度の高い圧縮機によって温度が上昇しやすい機械室を天面に構成することで放熱性を向上させることで省エネルギーを実現している（例えば、特許文献１参照）。

　図１５は、特許文献１に記載された従来の冷蔵庫の構成を示す概略断面図である。

　冷蔵庫の箱本体１は、上から冷蔵室２、野菜室３、冷凍室４により構成されている。冷蔵室２は冷蔵室回転扉５を有している。野菜室３は、野菜室引出扉６を有している。冷凍室４は、冷凍室引出扉７を有している。

　そして、庫内ファン８と蒸発器９等からなる冷却ユニット１０は、最下段の貯蔵室として収納部を形成する冷凍室４の背面後部に設置されている。冷却ユニット１０は、冷凍室４の開口部の高さ寸法と概ね同じ高さである。圧縮機１１は、使い勝手の良くない冷蔵庫の箱本体１の天面１１ａと背面１１ｂに渡って冷蔵室２側に凹ませた凹部１２に設置されている。

　冷蔵室２には、食品等を収納する為の棚１２ｂが複数個設けられている。最上段の棚１２ｂで区画された最上段収納スペース１２ｃと第２段収納スペース１２ｄにかけては、箱本体１の背面上部に設けた凹部１２が、凸部１２ｅとして出張っている。

　このような構成において、圧縮機１１の箱本体１の天面１１ａ側への移動に伴い、圧縮機１１の収納体積分だけ冷凍室４及び野菜室３の高さが低くなる。このため、冷蔵室２と野菜室３を区画する区画壁の位置を下方に下げることが出来、野菜室３内の収納物の取り出しが容易となる。

　しかしながら、上記従来の構成では、冷蔵庫の上隅部位に出来た凸部１２ｅが意匠的に見栄えが悪く、収納性も低下する。出来る限り凸部１２ｅを小さくして収納性を上げるためには、凹部１２を低くする必要がある。このため、凹部１２の高さを決定する最大因子である圧縮機１１の高さを低くする課題があった。

　また、圧縮機１１を設置する凹部１２の高さを極力小さくするためには、圧縮機１１の形式や形態からすれば回転圧縮機機構を有する横型のロータリ圧縮機等が有効な手段となり得る。

　しかしながら、ロータリ圧縮機は一般的に小型化を実現するために機械部を容器である圧縮機シェル内面に直止めしている。このため、圧縮機の運転時の振動が外部に伝播しやすい構造となっている。

　このように、冷蔵庫の箱本体１に振動が伝達する懸念のある圧縮機上部配置型の冷蔵庫においては、圧縮機下部設置型の従来冷蔵庫と比べて圧縮機１１の位置が使用者の耳に近くなる。このため、圧縮機１１の振動や振動伝達による共振音が使用者にとって不快に感じられやすくなる。このように、圧縮機設置スペースの低減による使い勝手や外観品位の向上と低振動，低騒音化の両立を図ることが困難であるという課題があった。

特開平１１－１８３０１４号公報

　本発明の冷蔵庫は、箱本体と、圧縮機と、運転制御部と、を備える。箱本体は、前面に扉を備えた貯蔵室が配置されている。圧縮機は、上容器と下容器とを備えた密閉容器内に固定子と回転子からなる電動要素と、電動要素によって駆動される圧縮要素と、を収納している。運転制御部は、圧縮機のトルク制御または停止制御を行う。下容器に固着した複数の脚が弾性部材を介して箱本体に設置されている。箱本体の圧縮機設置面の表面に設けた複数の略円筒状のピンに弾性部材を配設した。

　これによって、圧縮機の定常運転時や停止時の振動を抑制するため、圧縮機及び圧縮機の周辺部材である弾性部材や配管の信頼耐久性を向上させることができる。その結果、低騒音、低振動の高品位の冷蔵庫を提供することができる。

図１は本発明の実施の形態１における冷蔵庫の概略断面図である。図２は本発明の実施の形態１における冷蔵庫の概略背面図である。図３は本発明の実施の形態１における冷蔵庫の概略部品展開図である。図４は本発明の実施の形態１における冷蔵庫の圧縮機の縦断面図である。図５は本発明の実施の形態１における冷蔵庫の圧縮機の水平断面図である。図６は本発明の実施の形態１における冷蔵庫の圧縮機の脚部分の斜視図である。図７は本発明の実施の形態１における冷蔵庫の圧縮機の運転制御部の回路図である。図８は本発明の実施の形態１における冷蔵庫の圧縮機のトルク制御時のデューティ補正のアルゴリズムを示す図である。図９Ａは本発明の実施の形態１における冷蔵庫の圧縮機の定常運転時の振動特性図である。図９Ｂは本発明の実施の形態１における冷蔵庫の圧縮機の定常運転時の振動特性図である。図９Ｃは本発明の実施の形態１における冷蔵庫の圧縮機の定常運転時の振動特性図である。図１０Ａは本発明の実施の形態１における冷蔵庫の圧縮機の停止時の振動特性図である。図１０Ｂは本発明の実施の形態１における冷蔵庫の圧縮機の停止時の振動特性図である。図１０Ｃは本発明の実施の形態１における冷蔵庫の圧縮機の停止時の振動特性図である。図１０Ｄは本発明の実施の形態１における冷蔵庫の圧縮機の停止時の振動特性図である。図１１は本発明の実施の形態１における冷蔵庫の弾性部材周りの縦断面図である。図１２は本発明の実施の形態１における冷蔵庫の弾性部材周りの縦断面図である。図１３は本発明の実施の形態２における冷蔵庫の弾性部材周りの縦断面図である。図１４は本発明の実施の形態２における冷蔵庫の弾性部材周りの縦断面図である。図１５は従来の冷蔵庫の構成を示す概略断面図である。

　以下、本発明による冷蔵庫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における冷蔵庫の概略断面図である。図２は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の概略背面図である。図３は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の概略部品展開図である。図４は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の圧縮機の縦断面図である。図５は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の圧縮機の水平断面図である。図６は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の圧縮機の脚部分の斜視図である。図７は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の圧縮機の運転制御部の回路図である。図８は本発明の実施の形態１における冷蔵庫の圧縮機のトルク制御時のデューティ補正のアルゴリズムを示す図である。図９Ａ～図９Ｃは本発明の実施の形態１における冷蔵庫の圧縮機の定常運転時の振動特性図である。図１０Ａ～図１０Ｄは、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の圧縮機の停止時の振動特性図である。図１１、図１２は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の弾性部材周りの図である。

　以下に図１から図１２に基づいて本発明の実施の形態１について説明する。なお、背景技術で説明した従来の冷蔵庫と同一構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。

　図１から図３において、箱本体１は、内箱１３と外箱１４とで構成された空間に発泡充填する断熱体１５を注入した断熱壁を備えている。内箱１３は、ＡＢＳなどの樹脂体を真空成形して構成されている。外箱１４は、プリコート鋼板などの金属材料を用いて構成されている。断熱体１５としては、例えば硬質ウレタンフォームやフェノールフォームやスチレンフォームなどが用いられる。また、発泡材としては、ハイドロカーボン系のシクロペンタンを用いると、温暖化防止の観点でさらに良い。

　箱本体１は複数の断熱区画に区分されており、前面には、扉１５ａが設けられている。扉１５ａは、上部を回転扉式、下部を引出式とする構成である。断熱区画された貯蔵室１５ｂは、上から冷蔵室２と、並べて設けた引出式の切替室１６および製氷室１７と、引出式の野菜室３と、引出式の冷凍室４と、から構成されている。各断熱区画には、それぞれ断熱性を有した扉１５ａが、ガスケット１８を介して設けられている。扉１５ａは、上から冷蔵室回転扉５と、切替室引出扉１９と、製氷室引出扉２０と、野菜室引出扉６と、冷凍室引出扉７と、から構成されている。

　冷蔵室回転扉５には、扉ポケット２１が収納スペースとして設けられており、庫内には複数の収納棚２２が設けられている。

　次に箱本体１の詳細を説明する。箱本体１の外箱１４は、外殻パネル２４と、底面パネル２５と、背面パネル２６と、機械室パネル２８とをシール性を確保して組み立てることで構成されている。外殻パネル２４は、天面２３の奥側を切り取ってＵ字曲げして形成されている。機械室パネル２８は、凹部２７を形成している。組み立てられた箱本体１は、天面２３と背面２８ａに渡る部分に凹部２７が形成されている。凹部２７は、最上段収納スペース２９ａ及び第２段棚収納スペース３０ａ側に凸部３０ｂとして出張っている。最上段収納スペース２９ａは、庫内の最上段棚２９と内箱１３で区画されている。第２段棚収納スペース３０ａは、第２段棚３０と最上段棚２９で区画されている。また、より好ましくは、凸部３０ｂの室内側底壁面３０ｃと最上段棚２９の棚底部３０ｄを略同一水平面としている。

　また、底面パネル２５と背面パネル２６には、指先を引っ掛けることが可能な窪みからなる取っ手が設けられている。

　また、内箱１３は、外箱１４より一回り小さく、背面奥部が内側に窪んだ構成となっている。内箱１３が、外箱１４の中に組み入れることで断熱体１５が発泡充填される空間が箱本体１に形成される。したがって、機械室パネル２８の左右部も断熱体１５が発泡充填されて断熱壁が形成され、強度も確保される。

　次に冷凍サイクルについて説明する。冷凍サイクルは、圧縮機１１と、吐出配管３１と、凝縮器（図示せず）と、減圧器であるキャピラリー３２と、水分除去を行うドライヤー（図示せず）と、蒸発器９と、吸入配管３３と、を環状に接続して構成されている。圧縮機１１は、凹部２７の設置面２８ｂに配設されている。吐出配管３１は、圧縮機１１に接続されている。凝縮器（図示せず）は、外殻パネル２４の天面２３や側面、凹部２７や底面パネル２５に設けられている。蒸発器９は、野菜室３と冷凍室４の背面で庫内ファン８を近傍に配置している。

　凹部２７には、ビスなどで固定された天面カバー３４が設けられている。天面カバー３４は、凹部２７に設けられた圧縮機１１や機械室ファン３４ａ、凝縮器（図示せず）、ドライヤー（図示せず）、吐出配管３１、吸入配管３３の一部などを収納している。天面カバー３４の上部は、天面２３と略同一平面としている。このため、圧縮機１１の頂部３４ｂは天面２３より低い位置にある。

　キャピラリー３２と吸入配管３３は、概ね同等の長さの銅管であり、端部を残して、熱交管可能にはんだ付けされている。キャピラリー３２は、減圧の為、内部流動抵抗が大きい細径の鋼管が用いられており、その内径は、０．６ｍｍから１．０ｍｍ程度である。キャピラリー３２の減圧量は、キャピラリー３２の長さとともに調節して設計される。

　吸入配管３３は、圧力損失を低減する為に大径の銅管が用いられており、その内径は、６ｍｍから８ｍｍ程度である。又、キャピラリー３２と吸入配管３３は、熱交換器部３５の長さを確保するために、冷蔵室２の背面を蛇行させている。これにより、キャピラリー３２と吸入配管３３は、コンパクトにまとめられて、内箱１３と背面パネル２６との間にある断熱体１５に埋設されている。キャピラリー３２と吸入配管３３の一方の端部は、内箱１３の野菜室３後方付近から突き出して蒸発器９と接続されている。キャピラリー３２と吸入配管３３の他方の端部は、機械室パネル２８の設置面２８ｂの縁に設けた切欠部から上方に突き出して、ドライヤー（図示せず）や凝縮器（図示せず）、圧縮機１１と各々接続されている。

　また、吸入配管３３と吐出配管３１には、圧縮機１１との接続部の近傍に、接続の柔軟性を持たせる為のＵターン部３６が設けられている。Ｕターン部３６は、凹部２７に収納されている。さらに、配管の密集度を軽減し、後方から配管接続部を目視できるようにするために、配管接続部は、圧縮機１１の背面側に面して圧縮機１１の左右に振り分けて配置されている。これにより、組立て作業性やサービス性が向上する。

　次に、圧縮機１１の詳細について説明する。

　図４から図６において、厚さ２ｍｍから４ｍｍの圧延鋼板を深絞り成形により形成したすり鉢状の下容器１０１と、逆すり鉢状の上容器１０２を係合し、係合部分を全周溶接接合して密閉容器１０３が形成されている。密閉容器１０３の内部には、冷媒１０４が貯留されるとともに、密閉容器１０３の底部に冷凍機油１０５が貯留されている。密閉容器１０３の下側には、脚１０６が固着されている。脚１０６に係止された弾性部材２００を介して、冷蔵庫の凹部２７に設けたピン１０８に、弾性部材２００を遊嵌させることで密閉容器１０３の位置を固定している。

　また、脚１０６は密閉容器１０３内に支持部材である支持部１１３ａとスプリング１１４を介して弾性支持される。さらに、圧縮機１１の上下方向の重心Ａと、圧縮機１１の脚１０６と弾性部材２００との当接面１０６ａとの距離Ｂが、圧縮機１１の上下方向の重心Ａと支持部材の下端面１１３ｂとの距離Ｃよりも短くなるように構成している。

　本実施の形態のように、圧縮機１１の上下方向の重心Ａが、圧縮機１１の脚１０６と弾性部材２００との当接面１０６ａよりも上方にあるものにおいては、圧縮機１１の内部における支持部材の下端面１１３ｂよりも圧縮機１１の脚１０６と弾性部材２００との当接面１０６ａの方が上方に位置している。

　また、弾性部材２００の高さを、圧縮機１１の凹部２７への設置面２８ｂと圧縮機１１の最下端部Ｅとの距離Ｆよりも大きくしている。

　脚１０６は、密閉容器１０３に固着する固着面１０６ｂと、上方に立ち上がる曲げ部１０６ｃと、弾性部材２００を係止する弾性部材配置下面１０６ｄを有している。固着面１０６ｂと曲げ部１０６ｃと弾性部材配置下面１０６ｄのうちの少なくとも２箇所にまたいで延在するリブ１０６ｅを設けている。

　電動要素１１０は、回転子１１１と突極集中巻の固定子１１２より構成される。圧縮要素１１３は、電動要素１１０の上方に構築され、電動要素１１０によって駆動される。

　電動要素１１０と圧縮要素１１３は、ともに密閉容器１０３に収納される。電動要素１１０と圧縮要素１１３は、下容器１０１の底部と固定子１１２の下端に支持部材である支持部１１３ａとスプリング１１４とを介して弾性支持されている。

　この固定子１１２の下端に備えられた支持部１１３ａとスプリング１１４とが機械部を弾性支持する支持部材である。

　下容器１０１の一部を構成するターミナル１１５は、リード線１１６を通して電動要素１１０に外部から電気を供給する。また密閉容器１０３には、吐出チューブ１２０と、吸入チューブ１２１と、封止チューブ１２２が設けられている。吐出チューブ１２０は密閉容器１０３を冷凍システムの吐出配管３１に接続するために設けられている。吸入チューブ１２１は、密閉容器１０３をＵターン部３６に接続するために設けられている。封止チューブ１２２は、冷凍システムに冷媒１０４を封入後、冷凍システムを閉空間にするために設けられている。

　圧縮要素１１３の運転により、冷媒１０４は、Ｕターン部３６と吸入チューブ１２１を通って、密閉容器１０３の内部に吸込まれ、吐出管１４４から吐出チューブ１２０へと吐出される。

　この吐出管１４４は、圧縮要素１１３と密閉容器１０３の吐出チューブ１２０とを弾性的に接続している。

　次に、圧縮要素１１３の詳細を以下に説明する。

　シャフト１３０は、回転子１１１を圧入や焼嵌めにより固定した主軸部１３１と、主軸部１３１に対して偏芯して形成された偏芯部１３２を有する。シリンダブロック１３３は、略円筒形の圧縮室１３４を有するとともに、シャフト１３０の主軸部１３１を軸支する為の軸受部１３５を有する。シリンダブロック１３３は、電動要素１１０の上方に形成されている。

　回転子１１１の圧縮要素１１３側には回転子凹部１１１ａが形成されている。この回転子凹部１１１ａ内に軸受部１３５が延出している。

　ピストン１３６は、圧縮室１３４に遊嵌され、連結部１３７でシャフト１３０の偏芯部１３２に連結されている。これにより、シャフト１３０の回転運動をピストン１３６の往復運動に変換している。ピストン１３６が圧縮室１３４の空間を拡大、縮小することで密閉容器１０３内の冷媒１０４を吸入マフラー１４０の吸入口１４１から吸込む。その後、冷媒１０４は、シリンダヘッド１４２の内部に設けられたバルブ（図示せず）を介して、シリンダブロック１３３に形成された吐出マフラー１４３と吐出管１４４、吐出チューブ１２０を通って密閉容器１０３の外部の吐出配管３１に吐出する。

　高圧配管である吐出管１４４は、内径１．５ｍｍから３．０ｍｍの鋼管で、Ｌ字やＵ字曲げを使って柔軟性を持つように形成されている。圧縮要素１１３と密閉容器１０３の吐出チューブ１２０とは弾性をもって接続されている。

　以上のように構成された冷蔵庫について、以下その動作、作用を説明する。

　まず各断熱区画の温度設定について説明する。冷蔵室２は、冷蔵保存の為に凍らない温度を下限に通常１℃～５℃で設定されている。切替室１６は、ユーザーの設定により、温度設定の変更が可能であり、冷凍室温度帯から冷蔵、野菜室温度帯まで所望する温度帯に設定することが出来る。また製氷室１７は、独立の氷保存室であり、－１８℃～－１０℃の比較的高い温度に設定されている。

　野菜室３は、冷蔵室２と同等もしくは若干高い温度２℃～７℃に設定することが多い。冷凍室４は、冷凍保存のために通常－２２℃～－１８℃に設定されているが、保存状態の向上のために、さらに低い例えば－３０℃迄の低温に設定されることもある。

　各室は、異なる温度設定を効率よく維持する為に、断熱壁によって区分されている。断熱壁は、断熱体１５を、内箱１３と外箱１４の間に発泡充填することにより形成される。断熱体１５は、十分な断熱性能を有するとともに、箱本体１の強度を確保する。

　次に冷凍サイクルの動作について説明する。庫内の設定された温度に応じて温度センサー（図示せず）および制御基板（図示せず）からの信号により冷却運転が開始および停止される。冷却運転開始の指示によって圧縮機１１は高温高圧の冷媒１０４を吐出する。

　吐出された冷媒１０４は、吐出配管３１を通って凝縮器（図示せず）にて放熱して凝縮液化し、キャピラリー３２で減圧され低温低圧の液冷媒となる。その後、液冷媒は、蒸発器９に至り、蒸発器９内の液冷媒は蒸発気化され、熱交換された低温の冷気をダンパ（図示せず）で分配する。このようにして、各室の冷却が行われる。

　次に圧縮機１１の動作について説明する。

　圧縮機１１に通電がなされると、ターミナル１１５、リード線１１６を通って電動要素１１０の固定子１１２に外部から電気が供給される。固定子１１２に電気が供給されると、固定子１１２が発生する回転磁界により回転子１１１が回転する。回転子１１１の回転により、回転子１１１に連結されたシャフト１３０の偏芯部１３２がシャフト１３０の軸心より偏芯した回転運動を行う。シャフト１３０の偏芯運動は、偏芯部１３２に連結された連結部１３７によって往復運動に変換される。この往復運動は、連結部１３７の他端に連結されたピストン１３６の往復運動となる。これにより、ピストン１３６は、圧縮室１３４内の容積を変化させながら冷媒１０４の吸入圧縮を行う。

　ピストン１３６が、圧縮室１３４内で一往復中に吸入、吐出する容積を気筒容積と云う。気筒容積の大小で冷蔵庫の冷却する能力が変化する。

　以上のような動作を行う冷蔵庫において、弾性部材２００と脚１０６によって支持された圧縮機１１は、冷蔵庫の天面２３と背面２８ａに渡って形成された凹部２７に搭載されている。凹部２７の深さ（高さ）は、少なくとも圧縮機１１の下容器１０１の底部と設置面２８ｂの最小隙間と、圧縮機１１の高さと、上容器１０２と天面カバー３４との最小隙間と、天面カバー３４の厚みが必要である。

　圧縮機１１と設置面２８ｂや天面カバー３４との接触を回避する為に最小隙間が必要である。天面カバー３４は強度面から最小肉厚が決まる。このため、凹部２７の深さ（高さ）は、圧縮機１１の高さで決定される。

　一方、冷蔵庫の庫内には、凹部２７により、凸部３０ｂが出張ってくる。凸部３０ｂが大きいと冷蔵庫の収納性が悪くなる。また、冷蔵室回転扉５を開けて冷蔵室２の庫内を見たときに、凸部３０ｂの出張りで見栄えが悪くなる。従って、圧縮機１１の高さを低くする技術が必要になる。

　圧縮機１１の高さについて具体的に説明する。圧縮機１１は、下容器１０１、上容器１０２に２ｍｍから４ｍｍの鋼板を使っており、容器の板厚は、あわせて約７ｍｍである。下容器１０１と上容器１０２は、それぞれ上下方向に曲率を持たせた形状をしている。これは冷蔵庫が設置された居住空間を快適にするために、騒音を低くするためである。容器に曲率をもたせることにより、容器の剛性、固有値が上がり、共振による騒音が抑制される。曲率は、半径でおよそＲ１００ｍｍからＲ１５０ｍｍである。この曲率を得るために、密閉容器１０３の上側及び下側でおよそ１３ｍｍ強の高さが必要である。

　次に、密閉容器１０３の底には、冷凍機油１０５が貯留されている。冷凍機油１０５は、圧縮機１１の様々な条件での運転を保証するために、およそ２００ｍｌから２５０ｍｌ封入されている。冷凍機油１０５のために、約２０ｍｍの高さが必要である。さらに、冷凍機油１０５と電動要素１１０が接触すると異常な入力増加となる。このため、冷凍機油１０５と電動要素１１０が接触しないための空間距離として約９ｍｍが必要となる。

　圧縮機１１を冷蔵庫の天面２３に積載した冷蔵庫では、圧縮機１１の位置がユーザーの耳の位置に近づくことから、圧縮機１１の騒音も小さく抑えることがより重要となる。このため、密閉容器１０３の剛性の向上が重要である。また、信頼性向上の観点から、冷凍機油１０５の確保も重要である。これらのことから、容器の板厚の７ｍｍ、容器の曲率による１３ｍｍ、容器の曲率と冷凍機油１０５による２０ｍｍ、空間距離確保に必要な９ｍｍを合わせて４９ｍｍが必要である。この寸法を小さくすることは、圧縮機１１の特性上適切でない。

　従って、圧縮機１１の高さは電動要素１１０と圧縮要素１１３により概ね決まってくる。圧縮要素１１３は、気筒容積を小さくすることにより、ピストン１３６や連結部１３７、シャフト１３０、軸受部１３５をコンパクトにすることが出来る。しかし、気筒容積が小さくなると冷蔵庫の冷凍能力が小さくなる。本実施の形態では、小さい気筒容積で大きい冷凍能力を得るために、商用電源周波数（日本国内においては、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）よりも高い周波数の回転数で電動要素１１０を運転する。これにより、圧縮要素１１３をコンパクトにしている。より具体的には、気筒容積が約３０％小さくてすむため、ピストン１３６の径が小さくて済み、シャフト１３０に作用する荷重も小さくなる。このため、シャフト１３０の荷重を支える軸受部１３５の長さも短くすることが出来、電動要素１１０を圧縮要素１１３に近づけて構成することが可能となる。インバーターを利用して電動要素１１０を高回転させることにより、発明者の設計では、圧縮要素１１３を５ｍｍから１０ｍｍコンパクトにすることが出来ている。

　なお、インバーター方式による電動要素１１０の複数の回転数の設定は、必ずしも日本国内における商用電源周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）よりも高い周波数に相当する回転数を含んでいる必要はない。

　すなわち、電動要素１１０の複数の回転数に相当する周波数の上限を商用電源周波数（日本国内に限らず）を上回らないように設定することで、省エネルギー効果や静音効果が期待できる。また、電動要素１１０のインバーター化により、電動要素１１０の厚みを低減して小型化を実現し、圧縮要素１１３の気筒容積のコンパクト化は敢えて採用しない構成でもよい。

　また、図４に示すように、密閉容器１０３は上容器１０２と下容器１０１とを備えており、下容器１０１に固着した複数の脚１０６は弾性部材２００を介して凹部２７に設置している。凹部２７の圧縮機１１の設置面２８ｂには複数のピン１０８を設けている。また、ピン１０８に弾性部材２００を配設することで、弾性部材２００の高さを圧縮機１１の設置面２８ｂと圧縮機１１の最下部との距離よりも大きくなるように圧縮機１１を搭載している。

　次に、図７～図１０を参照して圧縮機１１の運転制御部及びその動作、作用について説明する。ここで、運転制御部は、圧縮機１１の電動要素１１０のトルク制御または停止制御を行う。図７は、圧縮機の運転制御部の回路図である。図８は、圧縮機のトルク制御時のデューティ補正のアルゴリズムを示した図である。図７において、電動要素１１０の回転子１１１の位置を検出する位置検出回路１５０により、マイコン１５１は圧縮機１１の圧縮工程を推定する。マイコン１５１は、この推定結果に基づいて、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）駆動パルスのデューティ補正を行い、電動要素１１０のトルク制御を行う。図８に示すように、マイコン１５１は、圧縮機１１の圧縮工程において圧縮要素１１３の負荷トルクに応じてデューティ補正量を変化させる。これにより、回転子１１１の角速度を略一定に保つことができるため圧縮機１１の振動量を減衰させることができる。

　近年、省エネルギーの観点から冷蔵庫のインバーター制御において、より低回転域で圧縮機を駆動する重要性が高まっている。このため、従来使用していなかった２０Ｈｚ以下での回転域で圧縮機を駆動することも必要となってきている。

　図９Ａ～図９Ｃは、インバーター方式によるトルク制御におけるデューティ補正量を変化させたときの圧縮機の振動特性を示した図である。図９Ａに示すように、デューティ補正量０％の特性より、回転数が２２Ｈｚ以下では振動の振幅が急に大きくなることがわかる。よって、デューティ補正によりトルク制御を行うことにより、図９Ａに示すように、およそ２２Ｈｚ以下の低回転域で、振幅低減が顕著になる。デューティ補正量が高い程、圧縮機１１の振幅が低減されていることがわかる。例えば図９Ｃに示すように、回転数が１７Ｈｚでの運転時にデューティ補正量を１５％とすると、図９Ｂに示すようにトルク制御を行うことにより、振幅は３００μｍから２００μｍとなり約３０％の振幅の低減を図ることができる。すなわち、トルク制御を行い圧縮機１１の脈動を低減し振幅を低減させることにより、脚１０６の振動の振幅を低減させることができる。これにより圧縮機１１の振動や騒音を低減でき、弾性部材２００と脚１０６との接触部の毟れや割れ及び切断などを防止できる。

　尚、本実施の形態では、運転制御部は２２Ｈｚ以下の低回転域でトルク制御を行うと説明したが、もちろん２２Ｈｚ以上でもトルク制御を行っても良い。

　次に、図１０Ａ～図１０Ｄを参照して、圧縮機１１の運転制御部による停止制御について説明する。図１０Ａは、本発明の実施の形態１における圧縮機の停止時の回転数変化、図１０Ｂは、その時の振幅の変化を示す。図１０Ｃは、従来の圧縮機の停止時の回転数変化、図１０Ｄは、その時の振幅の変化を示す。

　図１０Ａにおいて圧縮機１１を３０Ｈｚで運転中に停止制御が働くと電動要素１１０の回転数を任意の回転数（１８Ｈｚ）へ低下させる。さらに圧縮機１１の電動要素１１０にデューティ補正量２５％のトルク制御を行うことにより、圧縮機１１の停止時の振幅（図１０Ｂ参照）が、従来の停止時の振幅（図１０Ｄ参照）に比べて約５０％となる。このように、振幅が２００μｍとより小さい運転状態となり、運動エネルギーがより小さい状態となる。この時点で圧縮機１１の電源を切ることにより、停止時の振幅は、図１０Ｂに示すように５００μｍとなり、図１０Ｄに示す従来の停止制御無し時の振幅（１０００μｍ）に比べて、約５０％となる。

　運転制御部は、停止制御により圧縮機１１の回転数を段階的に低減させ、トルク制御により圧縮機１１の脈動を低減させる。これにより、圧縮機１１の停止直前の運動エネルギーをより小さく抑えることにより、圧縮機１１の停止時の脚１０６の振動の振幅を低減させることができる。このため、弾性部材２００と脚１０６との接触部の毟れや割れ及び切断などを防止できる。

　また、図１１において、ピン１０８に装着された弾性部材２００の上部に装着された脚１０６の水平方向の周りには壁部２０１が設置されている。脚１０６と壁部２０１との水平方向の空間距離２０２は、脚１０６の脚孔の内径２０３とピン１０８の外径２０４の差の１／２より小さい値である。これにより、脚１０６が壁部２０１に当接した場合においても弾性部材２００とピン１０８との間には隙間があるため、弾性部材２００が脚１０６とピン１０８に挟まれて切断されることはない。

　また図１２において、壁部２０１の内周部に弾性体２０５が具備されている。脚１０６が壁部２０１に当接した場合においても、壁部２０１に弾性体２０５が具備されているため当接時の衝撃が吸収される。

　以上のような構成の圧縮機１１の脚１０６周りの部材について、以下動作、作用を説明する。

　インバータータイプの圧縮機１１では、起動及び停止時の過渡期に発生する振幅の大きな振動において脚１０６の揺れを壁部２０１にて抑えることができる。このため、圧縮機１１の吸入配管３３のＵターン部３６及び吐出配管３１の応力が軽減されることにより、配管の変形や折れを防止できる。

　さらに、冷蔵庫の輸送時や扉１５ａの開閉時等に発生する外部振動において、圧縮機１１の脚１０６の振動量を小さく抑えることができる。これにより、脚１０６からピン１０８への衝撃力を抑えられるためピン１０８の折れを防止できる。また、弾性部材２００においては脚１０６との接触部の毟れや割れ及び切断などを防止できる。また、圧縮機１１の吸入配管３３のＵターン部３６及び吐出配管３１への応力が軽減されることにより、Ｕターン部３６及び吐出配管３１の変形や折れが防止できる。また、圧縮機１１の密閉容器１０３の凹部２７への当たりを防止することができるので、凹部２７の断熱壁内に収納されている真空断熱材（図示せず）の破損を防止できる。このように、壁部２０１の内周部に弾性体２０５を具備することにより、圧縮機１１の周辺部材の信頼耐久性を向上させることができる。

　さらに、冷蔵庫の製造工程時においては、圧縮機１１の搭載時の脚１０６と弾性部材２００とピン１０８との芯ずれ防止効果を有するため高品位の冷蔵庫を提供することができる。

　また壁部２０１の内周部に弾性体２０５が具備されているため、脚１０６が壁部２０１に当接した場合においても、当接時の衝撃が吸収される。このため、運転時に発生する加振力及び騒音が軽減されるため信頼性に優れた高品位の冷蔵庫を提供することができる。

　（実施の形態２）
　図１３，１４は、本発明の実施の形態２における冷蔵庫の弾性部材周りの縦断面図である。

　なお、図１１，１２と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

　また、実施の形態１と共通する技術思想および構成や作用効果については逐一述べないが、本実施の形態に適用して不合理が生じる事項でない限り、同様の内容が含まれているとするものである。

　図１３において、脚１０６の鉛直上方に緩衝空間を介して壁部３０１を有している。図１４において、壁部３０１の内周部に弾性体３０５が具備されている。仮に脚１０６が鉛直方向に移動して、壁部３０１に当接した場合においても、壁部３０１に弾性体３０５が具備されているため当接時の衝撃が吸収される。

　以上のような構成のピン１０８および弾性部材２００について、以下動作、作用を説明する。

　冷蔵庫の輸送時や扉１５ａの開閉時等に発生する外部振動において、圧縮機１１の脚１０６の振動量を小さく抑えることができる。これにより、脚１０６からピン１０８への衝撃力が抑えられるためピン１０８の折れを防止できる。また、弾性部材２００においては脚１０６との接触部の毟れや割れ及び切断などを防止できる。また、圧縮機１１の吸入配管３３のＵターン部３６及び吐出配管３１への応力が軽減されるので変形や折れを防止できる。また、圧縮機１１の密閉容器１０３の凹部２７への当たりを防止することができるので凹部２７の断熱壁内に収納されている真空断熱材（図示せず）の破損防止の効果を有する。これにより、壁部３０１の内周部に弾性体３０５を具備することにより、圧縮機１１の周辺部材の信頼耐久性を向上させることができる。

　また壁部３０１の内周鉛直上方部に弾性体３０５が具備されているため、脚１０６が鉛直上方に移動し、壁部３０１に当接した場合においても、当接時の衝撃が吸収される。このため発生する加振力及び騒音が軽減されるため信頼性に優れた高品位の冷蔵庫を提供することができる。

　尚、壁部２０１、３０１は別部品化してもよく、同様の効果を得ることができる。

　また本発明は箱本体の底面と背面に渡って凹ませた部位に圧縮機を搭載する、いわゆるボトムマウントタイプの冷蔵庫にも有用であり、同様の効果を得ることができる。

　以上説明したように、本発明の冷蔵庫は、箱本体と、圧縮機と、運転制御部と、を備える。箱本体は、前面に扉を備えた貯蔵室が配置されている。圧縮機は、上容器と下容器とを備えた密閉容器内に固定子と回転子からなる電動要素と、電動要素によって駆動される圧縮要素と、を収納している。運転制御部は、圧縮機のトルク制御または停止制御を行う。下容器に固着した複数の脚が弾性部材を介して箱本体に設置されている。箱本体の圧縮機設置面の表面に設けた複数の略円筒状のピンに弾性部材を配設した。

　また本発明の冷蔵庫では、運転制御部は、２２Ｈｚ以下の低回転域で電動要素のトルク制御を行う。

　これによって、圧縮機のトルク変動を低減し定常運転時の振動を抑制する。このため、圧縮機及び圧縮機の周辺部材である弾性部材や配管の信頼耐久性を向上させることができる。その結果、低騒音、低振動の高品位の冷蔵庫を提供することができる。

　また本発明の冷蔵庫では、運転制御部は、電動要素の回転数を段階的に低減させる。

　これによって、圧縮機の停止時の振動を抑制する。このため、圧縮機及び圧縮機の周辺部材である弾性部材や配管の信頼耐久性を向上させることができる。その結果、低騒音、低振動の高品位の冷蔵庫を提供することができる。

　また本発明の冷蔵庫では、脚の水平方向の周りに壁部を有し、脚と壁部とは水平方向において緩衝空間を介して配置される。

　これによって、圧縮機の起動停止時や外部振動による定常振動以外の振動を抑制する。このため、圧縮機及び圧縮機の周辺部材である弾性部材や配管の信頼耐久性を向上させることができる。その結果、低騒音、低振動の高品位の冷蔵庫を提供することができる。

　また本発明の冷蔵庫では、脚と壁部との水平方向の空間距離は、脚孔の内径とピンの外径の差の１／２より小さい値とした。

　これによって、圧縮機の起動停止時や外部振動による定常振動以外の振動を抑制する。このため、圧縮機及び圧縮機の周辺部材である弾性部材や配管の信頼耐久性を向上させることができる。その結果、低振動の高品位の冷蔵庫を提供することができる。

　また本発明の冷蔵庫では、脚の鉛直上方向に壁部を有し、脚と壁部とは鉛直方向において緩衝空間を介して配置される。

　また本発明の冷蔵庫では、壁部の一部に弾性体を具備する。

　また本発明の冷蔵庫では、箱本体の天面と背面に渡って凹ませた凹部を形成し、凹部に圧縮機が設置される。

　これによって、いわゆるトップユニット型の冷蔵庫においても、圧縮機の起動停止時や外部振動による定常振動以外の振動を抑制する。このため、圧縮機及び圧縮機の周辺部材である弾性部材や配管の信頼耐久性を向上させることができる。その結果、低騒音、低振動の高品位の冷蔵庫を提供することができる。

　以上のように、本発明にかかる冷蔵庫は、庫内が有効且つ便利に使え、低振動低騒音化が図れるので、家庭用や業務用の冷蔵庫などの冷却装置を用いた機器に適用できる。

　１　　箱本体
　１１　　圧縮機
　１５ａ　　扉
　１５ｂ　　貯蔵室
　２３　　天面
　２７　　凹部
　２８ａ　　背面
　２８ｂ　　設置面
　１０１　　下容器
　１０２　　上容器
　１０３　　密閉容器
　１０６　　脚
　１０８　　ピン
　１１０　　電動要素
　１１１　　回転子
　１１２　　固定子
　１１３　　圧縮要素
　２００　　弾性部材
　２０１，３０１　　壁部
　２０２　　空間距離
　２０３　　脚孔の内径
　２０４　　ピンの外径
　２０５，３０５　　弾性体

Claims

前面に扉を備えた貯蔵室が配置された箱本体と、
上容器と下容器とを備えた密閉容器内に固定子と回転子からなる電動要素と、
前記電動要素によって駆動される圧縮要素と、を収納した圧縮機と、
前記圧縮機のトルク制御または停止制御を行う運転制御部と、を備え、
前記下容器に固着した複数の脚が弾性部材を介して前記箱本体に設置されており、
前記箱本体の圧縮機設置面の表面に設けた複数の略円筒状のピンに前記弾性部材を配設した冷蔵庫。
前記運転制御部は、２２Ｈｚ以下の低回転域で前記電動要素のトルク制御を行う請求項１に記載の冷蔵庫。
前記運転制御部は、前記電動要素の回転数を段階的に低減させる請求項１に記載の冷蔵庫。
前記脚の水平方向の周りに壁部を有し、前記脚と前記壁部とは水平方向において緩衝空間を介して配置される請求項１に記載の冷蔵庫。
前記脚と前記壁部との水平方向の空間距離は、脚孔の内径と前記ピンの外径の差の１／２より小さい値である請求項４に記載の冷蔵庫。
前記脚の鉛直上方向に壁部を有し、前記脚と前記壁部とは鉛直方向において緩衝空間を介して配置される請求項１に記載の冷蔵庫。
前記壁部の一部に弾性体を具備する請求項４または請求項６に記載の冷蔵庫。
前記箱本体の天面と背面に渡って凹ませた凹部を形成し、前記凹部に前記圧縮機が設置される請求項１に記載の冷蔵庫。