(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷蔵庫本体を備える冷蔵庫であって、
前記冷蔵庫の周辺の外部環境の変化を検知できる第一検知手段と、
前記冷蔵庫の庫内環境の変化を検知できる第二検知手段と、
前記冷蔵庫本体に備えられた電気負荷部品の動作を制御する制御手段であって、前記第一検知手段からの出力信号により、前記電気負荷部品の動作を抑制または停止する節電運転に自動で切替えを行う制御手段と、
前記第二検知手段からの出力信号に示される情報、および、前記第一検知手段からの出力信号に示される情報を蓄積する記憶手段とを備え、
前記制御手段は更に、前記記憶手段に蓄積された、前記第一検知手段からの出力信号に示される情報および前記第二検知手段からの出力信号に示される情報に応じた、前記電気負荷部品の動作の抑制または停止のパターンである前記節電運転のパターンを決定し、決定したパターンで前記電気負荷部品が動作するように、前記電気負荷部品を制御し、
前記制御手段は、（ｉ）前記記憶手段に蓄積された前記第一検知手段からの出力信号に示される情報である第一情報によって、前記使用者が活動状態であり、かつ、前記記憶手段に蓄積された前記第二検知手段からの出力信号に示される情報である第二情報によって、前記冷蔵庫が使用状態でないと判定した第一時間帯における庫内温度を、（ｉｉ）前記第一情報によって前記使用者が活動状態ではなく、かつ、前記第二情報によって前記冷蔵庫が使用状態でないと判定した第二時間帯における庫内温度よりも低くなるように、前記節電運転のパターンを決定し、
前記制御手段は、前記記憶手段に蓄積された前記第二検知手段からの出力信号に示される第二情報から、前記第一時間帯の直前の所定の期間内において前記冷蔵庫が使用状態にあったと確認された場合は、前記第一時間帯になっても前記節電運転に切り替えず通常運転を継続する
冷蔵庫。
【請求項２】
前記制御手段は、前記記憶手段に蓄積された情報から、前記冷蔵庫の時間帯ごとの使用状態を判定し、使用状態でないと判定した時間帯は、前記電気負荷部品に前記節電運転を行わせるように前記パターンを決定する
請求項１記載の冷蔵庫。
【請求項３】
前記制御手段は前記第一検知手段からの出力信号により、使用者の活動状態を判定し、前記使用者が活動状態でないと判定した場合に、前記節電運転に切替える
請求項１記載の冷蔵庫。
【請求項４】
前記第一検知手段は、前記冷蔵庫の周辺の照度を検知する照度センサである
請求項１記載の冷蔵庫。
【請求項５】
前記第一検知手段は、前記冷蔵庫の周辺の人の動きを、前記人から発する赤外線の変化量により検知する人感センサである
請求項１記載の冷蔵庫。
【請求項６】
前記制御手段は、決定したパターンに従って前記電気負荷部品に前記節電運転をさせている場合、前記第一検知手段からの出力信号により使用者が活動状態であると判定したときは、前記節電運転から前記通常運転に切り替える
請求項１または２に記載の冷蔵庫。
【請求項７】
前記第二検知手段は、冷蔵庫の扉開閉状況を検知する扉開閉状況検知手段である
請求項１記載の冷蔵庫。
【請求項８】
前記第二検知手段は、冷蔵庫の庫内温度を検知する庫内温度検知手段である
請求項１記載の冷蔵庫。
【請求項９】
更に、前記電気負荷部品が前記節電運転を行っている場合、前記節電運転が行われていることを前記冷蔵庫の使用者に認知させるための報知手段を備える
請求項１記載の冷蔵庫。
【請求項１０】
前記報知手段は、前記節電運転が開始されてからの所定の期間に動作する第一報知手段と、前記所定の期間の経過後に動作する第二報知手段とを有する
請求項９記載の冷蔵庫。
【請求項１１】
前記冷蔵庫本体は、貯蔵室を有する断熱箱体と、前記貯蔵室の開口を開閉自在に塞ぐ扉と、冷凍サイクルを構成する圧縮機、凝縮器、減圧器、および蒸発器とを有し、
前記圧縮機は商用電源の回転数より低い回転数を含めた複数の回転数で駆動されるインバータの電動機であり、
前記制御手段は、
（ａ）外気温が２５℃の近傍であって、かつ、前記扉の開閉がない場合の通常冷却時には、前記圧縮機が、前記商用電源の回転数より低い回転数で動作する省エネモードで動作するように、前記圧縮機を制御し、
（ｂ）前記扉の開閉または暖気の侵入により高負荷がかかる高負荷冷却モードの場合にのみ、前記圧縮機が、商用電源の回転数以上の回転数で動作する高負荷冷却モードで動作するように、前記圧縮機を制御する
請求項１記載の冷蔵庫。
【請求項１２】
請求項１１記載の冷蔵庫に搭載される、圧縮室と前記圧縮室内で往復動するピストンとを備えた圧縮機であって、
前記圧縮室内で前記ピストンが往復動することによって圧縮動作が行われる空間の容積である気筒容積は、外気温が２５℃の近傍であって、かつ、前記扉の開閉がない場合の通常冷却時においても前記商用電源の回転数より低い回転数で前記圧縮機が駆動されることが可能な大きさである
圧縮機。
【請求項１３】
請求項１１記載の冷蔵庫に搭載される、圧縮室と前記圧縮室内で往復動するピストンと
を備えた圧縮機であって、
前記ピストンの直径は前記ピストンが往復動する距離であるストロークよりも大きい
圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサの検知する検知量に応じて節電運転可能な冷蔵庫および圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の冷蔵庫では、光センサが所定の照度以上を検知した場合は、通常の運転を行い、光センサが所定の照度未満を検知した場合は、使用者は就寝し冷蔵庫のドアを開くことはほとんどないだろうと考えられるため、通常の温度より少ない電力で運転される節電運転を行うものが製品化されている。例えば、この節電運転は、冷凍室の設定温度を数℃上昇させるものであった。
【０００３】
また、一部の電灯が点灯されたまま使用者が就寝した場合においても節電運転を行わせるものであった（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この冷蔵庫の正面図を図３８、電気回路図の一例を図３９に、この電気回路を用いた冷蔵庫の運転状態の説明図を図４０に示す。
【０００５】
図３８において、冷蔵庫３００は、冷蔵室用扉３０２、野菜室用扉３０３、製氷室用扉３０４、切換室用扉３０５、および、冷凍室用扉３０６を備えている。操作部３０７は、各種操作スイッチ（図示せず）、液晶表示部３０８および光センサ収納部３０９を備えている。
【０００６】
光センサ収納部３０９には、図３９に示す、冷蔵庫周囲の照度を検知するための光センサ３１０が収納されている。光センサ３１０には、抵抗３１１、入力したアナログの電圧値をデジタル信号に変換して出力するＡＤ変換器３１２、ＡＤ変換器３１２からの信号を記憶しておくための記憶装置３１３、ＡＤ変換器３１２からの信号を入力し、圧縮機（図示せず）などの運転を制御するためのマイクロコンピュータ３１４（制御装置、制御手段）が接続されている。尚、圧縮機の運転は主に冷凍室センサ（図示せず）によりＯＮ／ＯＦＦ制御されるものである。
【０００７】
このマイクロコンピュータ３１４は、次に説明するように動作する（図４０参照）。
【０００８】
節電運転を可能にするための図示しないスイッチが押されると、光センサ３１０は冷蔵庫の前面側周囲の照度を検出する（Ｓ１）。そして、照度の変化率を演算する（Ｓ２）。照度の変化率は、照度の変化を、その変化した時間で除して算出したものである。例えば、１秒間に１５０ルクス（Ｌｘ）の変化があった場合に１５０Ｌｘ／秒と算出される。そして、１５０Ｌｘ／秒が所定の変化率と設定されている。但し、この設定値は１００〜２００Ｌｘ／秒の範囲で設定すれば良いと考えられる。
【０００９】
変化率を演算し、この変化率が設定値以上、つまり、１５０Ｌｘ／秒以上であるか否かを判断する（Ｓ３）。その結果、設定値以上であれば、通常運転を行い（Ｓ４）、設定値以上でない場合は、低下率が設定値以上か否かを判断する（Ｓ５）。低下率が所定値以上であれば、節電運転を行い（Ｓ６）、低下率が設定値以上でない場合はＳ１の照度検知を再度行う。
【００１０】
尚、冷凍室の設定温度（通常は、−２０℃、設定温度の変更可能）がこの設定温度どおりになるように制御する運転を通常運転とし、冷凍室の庫内温度を、設定温度（例えば、−２０℃と仮定する）から２℃室温に近づけた温度（−１８℃）になるように制御する運転を節電運転としている。このため、この節電運転は、通常運転よりも圧縮機の運転時間が短くなると共に、運転停止時間が長くなって、通常運転よりも節電できる。
【００１１】
このように構成された冷蔵庫によれば、次のように動作する。例えば、夜１１時頃、使用者は就寝しようとして電灯を小さくする。例えば、１本２０Ｗの蛍光灯を３本点灯していたものを、１本の２０Ｗの点灯にして、就寝する。このときの照度の低下率をマイクロコンピュータが演算し、所定値以上の低下率であると判断するので、冷蔵庫では節電運転が開始される。
【００１２】
このように制御される冷蔵庫では、減光したようなときにでも冷蔵庫を節電運転できるように制御されるので、所定の照度以上か未満かで通常運転と節電運転とを行っていた従来の制御よりも節電することができる。
【００１３】
また、ドアの表面に光検知素子を設けて周囲の明るさを検知し、暗い場合にはコンプレッサーやファンモータの回転数を制御して節電運転を行なう冷蔵庫もある（例えば、特許文献２参照）。
【００１４】
図４１は、特許文献２に記載された従来の冷蔵庫の側面図を示すものである。図４１に示すように、冷蔵庫本体４０１と、ファンモータ４０２と、インバータ周波数制御部４０３と、インバータ主回路部４０４と、コンプレッサー４０５と、貯蔵室ドア４０７と、貯蔵室ドア４０７の表面に設置された光検知素子４０６とから構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００２−１０７０２５号公報
【特許文献２】実開昭６２−９３６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、特許文献１記載の従来の構成では、節電スイッチを動作させないと節電運転が行われない。そのため、節電をしたい場合には使用者が自ら節電スイッチを動作させる必要があり、その結果、節電運転が行われていることが少ないという課題を有していた。
【００１７】
また、特許文献２記載の構成では、節電運転中であることを識別できる手段がない。そのため、近年の使用者の省エネルギー意識の高まりに対応して、節電運転中であることを認識することにより品質の高さを実感してもらうことができないという課題があった。
【００１８】
また、一般的な報知手段を搭載した場合には、報知に必要な電力が必要となり、節電効果が低減するという課題があった。
【００１９】
また、特許文献１記載の構成では、節電運転を行う際には、通常運転よりも圧縮機の運転時間が短くなると共に運転停止時間が長くなって通常運転よりも節電できる冷蔵庫ではある。しかし、圧縮機の運転と停止の時間に着目して節電を図る冷蔵庫である。そのため、停止時から運転開始への切替えを行う際に必要となる起動時の電力が大きいため、ある一定レベル以上の節電は実現できない課題を有していた。
【００２０】
また、特許文献１記載の、一定速度の回転数で運転を行う圧縮機と比較して、節電運転を実現することができる複数の回転数での駆動を行うことができるインバータ駆動の圧縮機も、近年においては家庭用冷蔵庫に搭載されている。しかし、このインバータ駆動の圧縮機でさらなる節電運転を行うことは想定されていなかった。
【００２１】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、節電運転を行う際に、周囲環境を検知して自動で行うことにより、使用者に手間をかけることなく自動節電運転を行う冷蔵庫、すなわち自動で省エネルギーを実現できる冷蔵庫を提供することを目的とする。
【００２２】
更に、本発明は、上記従来の課題を解決するもので、低消費電力で使用者に節電運転中であることを報知する冷蔵庫を提供することを目的とする。
【００２３】
更に、本発明は、上記従来の課題を解決するもので、冷蔵庫において、節電タイプのインバータ駆動の圧縮機を用いて更に節電運転を行うことで、より省エネルギーを実現する冷蔵庫を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記従来の課題を解決するために、本発明の冷蔵庫は、冷蔵庫本体を備える冷蔵庫であって  前記冷蔵庫の周辺の外部環境の変化を検知できる第一検知手段と、前記冷蔵庫本体に備えられた電気負荷部品の動作を制御する制御手段であって、前記第一検知手段からの出力信号により、前記電気負荷部品の動作を抑制または停止する節電運転に自動で切替えを行う制御手段とを備える。
【００２５】
これによって、周囲環境を検知して自動で節電運転を行うことができる。つまり、本発明の冷蔵庫によれば、使用者に手間をかけることなく、自動節電運転を行うことができる。すなわち自動で省エネルギーを実現することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の冷蔵庫は、周囲環境を検知して自動で節電運転を行うことにより使用者に手間をかけることがない。すなわち自動で省エネルギーを実現することができるので、実運転においてより省エネルギーを実現することが可能な冷蔵庫を提供することができる。
【００２７】
また、本発明の冷蔵庫は、使用者への節電運転の報知を低消費電力で行うことができる。
【００２８】
また、本発明によれば、冷蔵庫実機においてに大幅な節電を図ることができ、より省エネルギーを実現した冷蔵庫を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の正面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の縦断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の操作基板の構成図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の実施の形態１における別態様の操作基板の構成図である。
【図３】図３は、図２ＡのＡ−Ａ´断面を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１における制御ブロック図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の照度検出値や扉開閉等のデータイメージを示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態１における、任意の１日に対する過去参照データを示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態１における制御フローチャートである。
【図８】図８は、本発明の実施の形態１における、おやすみ制御のフローチャートである。
【図９】図９は、本発明の実施の形態１における、おでかけ制御のフローチャートである。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態１における効果イメージ図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態２における制御ブロック図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態２における制御フローチャートである。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態３における制御フローチャートである。
【図１４Ａ】図１４Ａは、本発明の実施の形態３における除霜周期の複数の例を示す第一の図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、本発明の実施の形態３における除霜周期の複数の例を示す第二の図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施の形態４における冷蔵庫の正面図である。
【図１６】図１６は、本発明の実施の形態４における冷蔵庫の表示部の構成図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施の形態４における冷蔵庫の表示部の詳細断面図である。
【図１８】図１８は、本発明の実施の形態４における冷蔵庫の照度センサと報知ＬＥＤのスペクトル図である。
【図１９】図１９は、本発明の実施の形態４における冷蔵庫の報知ＬＥＤの第一の制御例を示す図である。
【図２０】図２０は、本発明の実施の形態４における冷蔵庫の報知ＬＥＤの第二の制御例を示す図である。
【図２１Ａ】図２１Ａは、本発明の実施の形態５の冷蔵庫に搭載する圧縮機の断面図である。
【図２１Ｂ】図２１Ｂは、本発明の実施の形態５における圧縮機の回転数と冷凍能力とを気筒容積毎にまとめた結果を示す図である。
【図２１Ｃ】図２１Ｃは、本発明の実施の形態５における圧縮機の回転数とメカロスを気筒容積毎にまとめた結果を示す図である。
【図２１Ｄ】図２１Ｄは、本発明の実施の形態５における圧縮機の気筒容積毎にまとめた冷凍能力とＣＯＰとの関係を示す図である。
【図２２】図２２は、本発明の実施の形態５における、任意の１日に対する過去参照データを示す図である。
【図２３】図２３は、本発明の実施の形態６における圧縮機の断面図である。
【図２４Ａ】図２４Ａは、本発明の実施の形態６における圧縮機のクランクウエイトの斜視図である。
【図２４Ｂ】図２４Ｂは、本発明の実施の形態６における圧縮機のクランクウエイト周辺の拡大図である。
【図２５Ａ】図２５Ａは、本発明の実施の形態６における圧縮機の弾性部材周辺の組み立て図である。
【図２５Ｂ】図２５Ｂは、本発明の実施の形態６における圧縮機の弾性部材周辺の断面図である。
【図２６Ａ】図２６Ａは、本発明の実施の形態６における圧縮機のシリンダブロックの上面からみた斜視図である。
【図２６Ｂ】図２６Ｂは、本発明の実施の形態６における圧縮機のシリンダブロックの下方側からみた斜視図である。
【図２７Ａ】図２７Ａは、本発明の実施の形態６における圧縮機のサクションチューブ周辺の平面断面図である。
【図２７Ｂ】図２７Ｂは、本発明の実施の形態６における圧縮機のサクションチューブ周辺の縦断面図である。
【図２８】図２８は、本発明の実施の形態７における圧縮機の縦断面図である。
【図２９】図２９は、本発明の実施の形態７における圧縮要素の要部の縦断面図である。
【図３０】図３０（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形態７におけるピストンの挙動を説明する模式図である。
【図３１】図３１は、本発明の実施の形態８における圧縮機の特性を示す図である。
【図３２】図３２は、本発明の実施の形態８における圧縮機に用いるピストン周りの要素拡大図である。
【図３３】図３３は、本発明の実施の形態８における圧縮機に用いるピストンの上面図である。
【図３４】図３４は、図３３に示されるピストンのＢ方向からみた正面図である。
【図３５】図３５は、本発明の実施の形態８における圧縮機に用いるピストンの第一の別の構成例を示す上面図である。
【図３６】図３６は、図３５に示されるピストンのＣ方向からみた正面図である。
【図３７】図３７は、本実施の形態８における密閉型圧縮機に用いるピストンの第二の別の構成例を示す上面図である。
【図３８】図３８は、特許文献１に記載された従来の冷蔵庫の正面図である。
【図３９】図３９は、特許文献１に記載された従来の冷蔵庫の要部の電気回路図である。
【図４０】図４０は、特許文献１に記載された従来の冷蔵庫の代表的な制御フローチャートである。
【図４１】図４１は、特許文献２に記載された従来の冷蔵庫の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
第１の発明は、冷蔵庫本体を備える冷蔵庫であって前記冷蔵庫の周辺の外部環境の変化を検知できる第一検知手段と、前記冷蔵庫本体に備えられた電気負荷部品の動作を制御する制御手段であって、前記第一検知手段からの出力信号により、前記電気負荷部品の動作を抑制または停止する節電運転に自動で切替えを行う制御手段とを備える冷蔵庫。
【００３１】
この構成によれば、外部環境を検知して節電運転を自動で行うことにより使用者に手間をかけることがない。すなわち自動で省エネルギーを実現することができる。
【００３２】
第２の発明は、前記制御手段は前記第一検知手段からの出力信号により、使用者の活動状態を判定し、前記使用者が活動状態でないと判定した場合に、前記節電運転に切替える冷蔵庫。
【００３３】
この構成によれば、使用者の活動状態を検知して節電運転を自動で行うことができる。これにより、各家庭で実際の運転においてより省エネルギーを実現することができる。
【００３４】
第３の発明は、前記第一検知手段は、前記冷蔵庫の周辺の照度を検知する照度センサである冷蔵庫。
【００３５】
この構成によれば、深夜等、冷蔵庫周辺の照度が極めて小さいときには、就寝など使用者の活動が停止していると判断することができる。これにより、冷蔵庫の扉開閉等を前提とした過冷の防止、および、圧縮機の回転数抑制などが行われ、節電運転しても冷凍品質に問題がなく冷却できる。
【００３６】
第４の発明は、前記第一検知手段は、前記冷蔵庫の周辺の人の動きを、前記人から発する赤外線の変化量により検知する人感センサである冷蔵庫。
【００３７】
この構成によれば、ある一定期間冷蔵庫周辺の赤外線のエネルギー量の変化がなければ、使用者が不在であると判断することができる。これにより、更に確実に冷蔵庫使用環境を把握できる。その結果、使用者の不在時には、冷蔵庫の扉開閉等を前提とした過冷の防止、および、圧縮機の回転数抑制など行うことで、節電運転しても冷凍品質に問題がなく冷却できる。
【００３８】
第５の発明は、更に、前記冷蔵庫の庫内環境の変化を検知できる第二検知手段を備え、前記制御手段は、前記第二検知手段からの出力信号により、前記節電運転に自動で切替えを行う冷蔵庫。
【００３９】
この構成によれば、各家庭の使用状況を検知することにより、扉開閉が少ない、食品投入が少ない、不在、外出、就寝などを予測することができる。これにより、各家庭で実際の運転においてより省エネルギーを実現することができる。
【００４０】
第６の発明は、前記制御手段は前記第二検知手段の出力信号により、使用者の冷蔵庫の使用状態を判定し、使用状態でないと判定した場合に、前記節電運転に切替える冷蔵庫。
【００４１】
この構成によれば、使用者の冷蔵庫の使用状態は使用状態でないと判断し、自動的に冷蔵庫の冷却性能を少し落とした節電運転に切換えることができる。これにより、各家庭で実際の運転においてより省エネルギーを実現することができる。
【００４２】
第７の発明は、前記第二検知手段は、冷蔵庫の扉開閉状況を検知する扉開閉状況検知手段である冷蔵庫。
【００４３】
この構成によれば、簡単な構成で、扉開閉が少ないことを判断でき、その結果、食品投入が少ないもしくは不在、外出、就寝などを予測することができる。
【００４４】
第８の発明は、前記第二検知手段は、冷蔵庫の庫内温度を検知する庫内温度検知手段である冷蔵庫。
【００４５】
この構成によれば、夜間、冷蔵庫周囲環境の温度が低下し、熱負荷が低下する場合、または、食品を取り出したり、入れ替えたりするとき生じる熱負荷が極めて少なくなる場合には、冷蔵庫の庫内温度はやや過冷気味の低い温度設定となるので、庫内温度検知手段から比較的精度よく使用状況検知することができる。
【００４６】
第９の発明は、更に、第一検知手段からの出力信号および第二検知手段からの出力信号に示される情報を蓄積する記憶手段を備え、前記制御手段は、前記記憶手段に蓄積された情報に応じた、前記電気負荷部品の動作の抑制または停止のパターンである前記節電運転のパターンを決定し、決定したパターンで前記電気負荷部品が動作するように、前記電気負荷部品を制御する冷蔵庫。
【００４７】
この構成によれば、記憶手段によって、検知された情報を一定期間蓄積することにより、その情報からその家庭の生活パターンを予測することができる。これにより、その家庭の活動が就寝または不在と予測されるときには、過冷抑制および圧縮機の回転数抑制、並びに、その他のヒータなどの電気負荷部品の運転をその家庭に対して適性化することなどを実行できる。その結果、更に省エネルギーを実現できる。
【００４８】
具体的には冷蔵庫の庫内環境の変化を検知する第二検知手段の一例として、扉開閉や冷蔵庫の温度挙動などのパターンを識別する検知手段が挙げられる。この検知手段により、事前に負荷の高い状態と負荷の低い状態とを識別し、負荷の低い状態である低使用状態では、一定期間、前記電気負荷部品の動作を抑制または停止する節電運転を自動的に行うことができる。
【００４９】
第１０の発明は、更に、前記電気負荷部品が前記節電運転を行っている場合、前記節電運転が行われていることを前記冷蔵庫の使用者に認知させるための報知手段を備える冷蔵庫。
【００５０】
この構成によれば、使用者に運転状況を認知させるために、冷蔵庫の動作状態を正しく報知する。この報知により、使用者に、省エネルギーの貢献を理解させ、更に省エネルギーの促進に対し意識を持っていただくことで、省エネルギーについての使用者の意識向上につながる。
【００５１】
第１１の発明は、前記報知手段は、前記節電運転が開始されてからの所定の期間に動作する第一報知手段と、前記所定の期間の経過後に動作する第二報知手段とを有する冷蔵庫。
【００５２】
この構成によれば、節電運転が開始されたときには、例えば、第一報知手段の発光によって使用者に発光報知し、更に所定の時間が経過した後には、例えば、発光光度を低減させた第二報知手段によって消費電力を抑制する。そのため、使用者は節電運転中であることを確認できると共に、報知に必要な消費電力を抑制することができる。
【００５３】
第１２の発明は、前記冷蔵庫本体は、貯蔵室を有する断熱箱体と、前記貯蔵室の開口を開閉自在に塞ぐ扉と、冷凍サイクルを構成する圧縮機、凝縮器、減圧器、および蒸発器とを有し、前記圧縮機は商用電源の回転数より低い回転数を含めた複数の回転数で駆動されるインバータの電動機であり、前記制御手段は、（ａ）外気温が２５℃の近傍であって、かつ、前記扉の開閉がない場合の通常冷却時には、前記圧縮機が、前記商用電源の回転数より低い回転数で動作する省エネモードで動作するように、前記圧縮機を制御し、（ｂ）前記扉の開閉または暖気の侵入により高負荷がかかる高負荷冷却モードの場合にのみ、前記圧縮機が、商用電源の回転数以上の回転数で動作する高負荷冷却モードで動作するように、前記圧縮機を制御する冷蔵庫。
【００５４】
この構成によれば、圧縮機は節電運転である省エネルギーモードに加えて、通常運転時においても商用電源の回転数より低い回転数で運転することでさらに節電を実現するとともに、高負荷がかかった場合にのみ電動要素を商用電源の回転数以上の回転数で運転する高負荷冷却モードとなるように制御する。このように、冷蔵庫の年間使用時において８０％以上となる通常冷却時と省エネルギーモードに焦点を絞って低回転で圧縮機を回転させることで、冷蔵庫実機においてに大幅な節電を図ることができ、より省エネルギーを実現した冷蔵庫を提供することができる。
【００５５】
第１３の発明は、冷蔵庫に搭載される、圧縮室と前記圧縮室内で往復動するピストンとを備えた圧縮機であって、前記圧縮室内で前記ピストンが往復動することによって圧縮動作が行われる空間の容積である気筒容積は、外気温が２５℃の近傍であって、かつ、前記扉の開閉がない場合の通常冷却時においても前記商用電源の回転数より低い回転数で前記圧縮機が駆動されることが可能な大きさである圧縮機。
【００５６】
この構成は、圧縮機の気筒容積に着眼点を置いたものである。具体的には、圧縮機は、インバータ方式による省エネルギーを図った上で、節電運転である省エネルギーモードでの運転を行うことに加え、大きな気筒容積が採用されている。これにより、省エネルギーモードでの節電運転と高負荷冷却モードでの高能力の冷却とを両立することができる。
【００５７】
よって、圧縮機は節電運転である省エネルギーモードに加えて、通常運転時においても商用電源の回転数より低い回転数となるような気筒容積にすることで、さらに節電を実現するとともに、高負荷がかかった場合には比較的大きな気筒容積でかつ電動要素を商用電源の回転数以上の回転数で運転する高負荷冷却モードとなるように制御することで高負荷冷却を行うことができる。このように、迅速に高負荷冷却モードから通常冷却モードへ復帰させることができる。その結果、冷蔵庫の年間使用時において８０％以上となる通常冷却時と省エネルギーモードに焦点を絞って低回転で圧縮機を回転させることで、冷蔵庫実機においてに大幅な節電を図ることができ、より省エネルギーを実現した冷蔵庫を提供することができる。
【００５８】
第１４の発明は、冷蔵庫に搭載される、圧縮室と前記圧縮室内で往復動するピストンとを備えた圧縮機であって、前記ピストンの直径は前記ピストンが往復動する距離であるストロークよりも大きい圧縮機。
【００５９】
この構成によれば、省エネルギーを実現するために、インバータ方式による省エネルギーを図った上で、節電運転である省エネルギーモードでの運転の場合には、大きな気筒容積を採用したことで可能となる低回転で運転させることで節電を行うことができる。更に、扉開閉または庫内温度の上昇に伴う高負荷が生じた場合には、気筒容積が大きいことにより、高回転での運転を短時間で行うことで高負荷に対応することが可能となる。このように、本発明によれば、冷蔵庫実機においてに大幅な節電を図る圧縮機を実現することができる。
【００６０】
更に、この構成は、上記のように大きな気筒容積を備えた圧縮機において、圧縮機の気筒容積を形成するピストンの直径とストロークとの相互関係に着眼点を置いたものである。具体的には、ストロークを長くすることで大きな気筒容積を形成するのではなく、ピストンの直径を大きくすることで大きな気筒容積を形成する。これにより、幅広い回転数で運転した場合でも高い信頼性を備えた圧縮機を実現することができる。その結果、省エネルギーモードでの節電運転と高負荷冷却モードでの高能力の冷却とを両立することができる。
【００６１】
また、高負荷がかかった場合には比較的大きな気筒容積でかつ電動要素を商用電源の回転数以上の回転数で運転する高負荷冷却モードとなるように制御することで高負荷冷却を行うことができる。そのため、迅速に高負荷冷却モードから省エネルギーモードへ復帰させることができる。
【００６２】
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。従来例または先に説明した実施の形態と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。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。
【００６３】
（実施の形態１）
図１Ａは、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の正面図である。図１Ｂは、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の断面図である。図２Ａは、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の操作基板の構成図である。図２Ｂは、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の別態様の操作基板の構成図である。
【００６４】
図３は、図２ＡにおけるＡ−Ａ断面を示す図である。図４は制御ブロック図である。図５は本発明の実施の形態１における冷蔵庫の照度検出値および扉開閉等のデータイメージを示す図である。
【００６５】
図６は、本発明の実施の形態１における、任意の１日に対する過去参照データを示す図である。図７は、実施の形態１における制御フローチャートである。図８は、実施の形態１における、おやすみ制御のフローチャートである。図９は、実施の形態１における、おでかけ制御のフローチャートである。図１０は、実施の形態１における効果イメージ図である。
【００６６】
図１Ａに示すように、実施の形態１における冷蔵庫２０は冷蔵庫本体２１を備える。冷蔵庫本体２１には、上から順に冷蔵室２２、製氷室２３、切換室２４、冷凍室２５、野菜室２６の貯蔵室がレイアウトされている。最上部の貯蔵室である冷蔵室２２の冷蔵室ドア２２ａの中央部付近には操作部２７が配置され、操作部２７の内部には操作基板２７ａが構成されている。
【００６７】
操作基板２７ａの垂直軸延長線上でかつ上方に、冷蔵庫２０の周辺の外部環境である設置環境の変化を検知できる第一検知手段として、照度を検知する照度センサ３６が設けられている。照度センサ３６は、フォトダイオードやフォトトランジスタをベース素子とした光センサを用いることで具体的に構成することができる。
【００６８】
このように、冷蔵庫２０の設置環境の変化を検知できる第一検知手段として照度センサ３６を用いる場合は、冷蔵庫２０が設置された住空間が明るいか暗いかを検知することにより、主に使用者が活動する可能性の高い活動状態と判定する昼間であるか、使用者が活動する可能性の低い活動状態でないと判定する夜間であるかを判断することができる。
【００６９】
また、冷蔵庫２０が設置されているキッチン等が窓のない空間である場合には、使用者の活動時間帯と室内照明機器の照射とがほぼ連動していると考えられることができる。
【００７０】
また、操作基板２７ａには、各室の庫内温度設定、並びに、製氷および急速冷却などの設定を行うための操作スイッチ３７、操作スイッチ３７により設定した状態を表示する表示灯３８、そして照度センサ３６の検出により冷蔵庫２０の運転状態可変を報知するＬＥＤ等を用いた報知手段３９が配置されている。
【００７１】
更に、第一検知手段の別の形態としては、操作基板２７ａの中央より下部に人感センサ４０が配置されているとしてもよい。例えば人感センサ４０により、人から放射される熱線の量の変化を検知することで、冷蔵庫２０の周辺に人がいるか否かを判断することができる。
【００７２】
このように、冷蔵庫２０の設置環境の変化を検知できる第一検知手段として人感センサ４０を用いる場合には、実際に冷蔵庫２０の設置された周辺で使用者が活動しているかどうかの活動状態を判断し、見分けることができる。
【００７３】
そして照度センサ３６の前方には冷蔵庫２０の外部環境である設置環境における光を照度センサ３６で検出するために操作部カバーの一部を略透明化した照度センサカバー４１が配置されている。また、報知手段３９であるＬＥＤの前面には発光を透過するためのＬＥＤカバー４２が配置されている。これらカバー（４１および４２）は操作基板カバー４３に配置されている。
【００７４】
なお、図示はしないが、照度センサ３６およびＬＥＤと同様に人感センサ４０を備える場合には、人感センサ４０の前面にも人感センサカバーが配置される。
【００７５】
更に、ドアのレイアウトは代表的なものであって、このレイアウトに限定されるものではない。
【００７６】
以上のように構成された冷蔵庫２０について、以下その動作、作用を説明する。
【００７７】
図１Ｂにおいて、冷蔵庫２０の冷蔵庫本体２１である断熱箱体は、主に鋼板を用いた外箱と、ＡＢＳなどの樹脂で成型された内箱と、外箱と内箱との間の空間に発泡充填される硬質発泡ウレタンなどの発泡断熱材とで構成され、周囲と断熱され、仕切り壁によって複数の貯蔵室に断熱区画されている。
【００７８】
断熱箱体の最上部に冷蔵室２２、その冷蔵室２２の下部に切換室２４および製氷室２３が横並びに設けられ、その切換室２４および製氷室２３の下部に冷凍室２５が配置される。そして最下部に野菜室２６が配置され、各貯蔵室の前面には外気と区画するためそれぞれドアが冷蔵庫本体２１の前面開口部に構成されている。
【００７９】
冷蔵室２２は冷蔵保存のために凍らない温度を下限に、通常１℃〜５℃とし、最下部の野菜室２６は冷蔵室２２と同等もしくは若干高い温度設定の２℃〜７℃としている。また、冷凍室２５は冷凍温度帯に設定されており、冷凍保存のために、通常−２２℃〜−１５℃で設定されている。冷凍室２５は、冷凍保存状態の向上のために、例えば−３０℃や−２５℃の低温で設定されることもある。
【００８０】
切換室２４は、１℃〜５℃で設定される“冷蔵”、２℃〜７℃で設定される“野菜”、通常−２２℃〜−１５℃で設定される“冷凍”の温度帯以外に、冷蔵温度帯から冷凍温度帯の間で予め設定された温度帯に切り換えることができる。切換室２４は製氷室２３に並設された独立扉を備えた貯蔵室であり、引き出し式の扉を備える場合が多い。
【００８１】
なお、本実施の形態では、切換室２４を、冷蔵と冷凍の温度帯までを含めた貯蔵室としている。しかし、冷蔵は冷蔵室２２および野菜室２６、冷凍は冷凍室２５に委ねて、切換室２４を、冷蔵と冷凍の中間の上記温度帯のみの切り換えに特化した貯蔵室としても構わない。また、切換室２４は、特定の温度帯、例えば近年冷凍食品の需要が多くなってきたことに伴い、冷凍に固定された貯蔵室でも構わない。
【００８２】
製氷室２３は、冷蔵室２２内の貯水タンク（図示せず）から送られた水で室内上部に設けられた自動製氷機（図示せず）で氷を作り、室内下部に配置した貯氷容器（図示せず）に貯蔵する。
【００８３】
断熱箱体の天面部は冷蔵庫２０の背面方向に向かって階段状に凹みを設けた形状である。この階段状の凹部に機械室が形成され、機械室に、圧縮機２８、水分除去を行うドライヤ（図示せず）等の冷凍サイクルの高圧側構成部品が収容されている。すなわち、圧縮機２８を配設する機械室は、冷蔵室２２内の最上部の後方領域に食い込んで形成されることになる。
【００８４】
なお、本実施の形態における、以下に述べる発明の要部に関する事項は、従来一般的であった断熱箱体の最下部の貯蔵室後方領域に機械室を設けて圧縮機２８を配置するタイプの冷蔵庫に適用しても構わない。
【００８５】
冷凍室２５の背面には冷気を生成する冷却室２９が設けられ、風路と区画されている。冷却室２９と各貯蔵室との間には、断熱性を有する各室への冷気の搬送風路と、各貯蔵室と断熱区画するために構成された奥面仕切り壁とが構成されている。また、冷凍室吐出風路と冷却室２９とを隔離するための仕切り板を備えている。冷却室２９内には、冷却器３０が配置されており、冷却器３０の上部空間には強制対流方式により冷却器３０で冷却した冷気を冷蔵室２２、切換室２４、製氷室２３、野菜室２６、冷凍室２５に送風する冷却ファン３１が配置される。
【００８６】
なお、冷却器３０は、冷凍サイクルの一部を構成する蒸発器としての機能を有する。また、圧縮機２８、図示しない凝縮器および減圧器、ならびに冷却器３０がこの順に接続されることで一連の冷媒流路が形成され、これにより冷蔵庫２０における冷凍サイクルが構成されている。
【００８７】
また、冷却器３０の下部空間には冷却時に冷却器３０やその周辺に付着する霜や氷を除霜するためのガラス管製のラジアントヒータ３２が設けられる。更にその下部には除霜時に生じる除霜水を受けるためのドレンパン、その最深部から庫外に貫通したドレンチューブが構成され、その下流側の庫外に蒸発皿が配置されている。
【００８８】
従来の冷蔵庫においては、昼夜を問わず決められた温度設定を満たす温度制御を行っていた。しかし、夜間、冷蔵庫の周囲環境の温度が低下することにより、熱負荷が低下するため、または、食品を取り出したり、入れ替えたりするとき生じる熱負荷が極めて少なくなるため、冷蔵庫の庫内温度はやや過冷気味の温度設定になる。
【００８９】
また、従来あった光センサを使った省エネルギー手段も、『節電運転』などの記載のある専用ボタンを使用者が意図的に押すことにより機能を働かせなければ、省エネルギー効果は得られなかった。また、使用者が意図的に節電運転の機能を働かせた場合であっても、その節電運転を解除する場合には使用者が意図的にボタン操作をする必要がある。そのため、解除をし忘れて設定温度が高めになったままとなり、食品の保存状態が悪くなるという可能性があった。
【００９０】
本発明は、専用ボタンを押すことなく、オート機能すなわち自動で節電運転に切り替えることで省エネルギーを図るような冷蔵庫を提供する。
【００９１】
本実施の形態においては、冷蔵庫本体２１の前面に取り付けられた照度センサ３６によって、日射や室内照明機器の照射による冷蔵庫２０の周辺の照度レベルを検知する。
【００９２】
そこで検知した照度レベルを、制御手段５４に入力する。制御手段５４は入力された照度レベルが、予め決定された規定値である使用者の活動状態を判断する活動判定値よりも一定期間連続で小さければ、夜間あるいは人の活動がない状態と判断し、各貯蔵室の貯蔵温度（例えば、冷蔵室で５℃、冷凍室でー１８度以下など）が適正値以下であれば自動的に冷蔵庫の冷却性能を少し落とした節電運転に切換える。このように、冷蔵庫２０の外部環境の変化を検知する第一検知手段として照度センサ３６が機能し、間接的に使用者の活動状態を判断している。
【００９３】
そして、照度レベルが規定値である活動判定値よりも大きくなった場合、つまり、使用者の活動時間と考えられる、冷蔵庫２０の周囲が明るい時には、制御手段５４は、積極的に使用者が活動している活動状態であると判断し、節電運転を解除し、通常運転に運転を戻す。
【００９４】
ただし、屋外から瞬発的な発光、例えば、自動車などの照明による検知などは除外するため、こういった外乱光による通常運転への復帰を防ぐ構成である外乱防止手段が備えられている。
【００９５】
具体的には、外乱防止手段として、一定期間継続した照度レベルが維持した場合、言い換えると活動判定値よりも大きい照度レベルが一定時間継続した場合にのみ節電運転を解除するといった機能を設けることも、実使用上でより省エネルギーを図る際に有効である。
【００９６】
このように、冷蔵庫の設置環境の変化を検知できる第一検知手段として照度センサ３６を用いる場合には、冷蔵庫が設置された周辺が明るいか暗いかを検知することができる。そのため、主に使用者が活動する可能性の高い昼間であるか夜間であるかを判断することができる。
【００９７】
また、冷蔵庫２０が設置されているキッチン等が窓のない空間である場合には、使用者の活動時間帯と室内照明機器の照射とがほぼ連動していると考えられるので、より無駄なく省エネルギーを図ることができる。
【００９８】
これによって、活動判定値よりも大きい照度レベルが検知される、使用者の活動時間と考えられる周囲が明るい時には、積極的に使用者が活動している活動状態であると判断し、節電運転が解除されて通常運転での冷却が行われることとなる。その結果、扉開閉が起こりやすいことを間接的に検知して十分な冷却が行われるため、扉開閉があった場合でも、食品の保存性を保つことができる。
【００９９】
本実施の形態の冷蔵庫２０を、手動で節電運転を設定するような従来の冷蔵庫と比較すると、従来の冷蔵庫では、使用者が意図的にボタン操作をしないと節電運転が解除されないため、設定温度が高めになったままで十分な冷却がされていない状態で扉開閉があった場合、庫内温度が急激にあがることによって食品の温度が上昇し、保存状態が悪くなる。
【０１００】
しかしながら、本発明の本実施の形態の冷蔵庫２０では、使用者の活動時間と考えられる、周囲が明るい時には節電運転が解除されて通常運転での冷却が行われていることとなり、扉開閉が起こりやすいことを間接的に検知または予測して事前に十分な冷却を行うため、扉開閉があった場合でも、食品の保存性を保つことができる。
【０１０１】
また、第一検知手段の別の形態として人感センサ４０を利用して、節電運転を設定してもよい。
【０１０２】
具体的には、人が生活活動する場合、人から熱線が放射されている。そこで、冷蔵庫２０にその熱線を検知できる赤外線センサなどの人感センサ４０を扉表面に設置することによりその生活空間での活動状況が検知できる。
【０１０３】
例えば、朝、夕の食事やその準備時間には人が、冷蔵庫２０を含む生活空間に存在するので、人感センサ４０により検知できる。また、外出や深夜などは、冷蔵庫２０の近傍に人が活動していないので人感センサ４０により人の不在を検知できる。これらを利用して、ある一定期間、人の不在の状態が連続した場合、節電運転に入り、人感センサ４０の検知が在宅を検知し、かつ、それが一定期間継続した場合、節電運転を解除する。これにより、使用時の冷却性能を保持した状態で節電が可能になる。
【０１０４】
更に、冷蔵庫２０が、窓が多く日当たりのいい場所にキッチンが位置している場合や、夜間であっても何らかの理由で室内照明機器の照射を行っている場合等も想定して、節電運転に移行するための、冷蔵庫２０の設置環境の変化を検知できる第一検知手段である照度センサ３６に加えて、冷蔵庫の庫内環境の変化を検知する第二検知手段を備えることで、実際の冷蔵庫２０の使用状況を間接的に検知できることが望ましい。
【０１０５】
このような、照度センサ３６を第一検知手段として用いた際に、窓が多く日当たりのいい場所にキッチンが位置している場合や、夜間であっても何らかの理由で室内照明機器による照射を行っている場合を想定する。この想定下において、第一検知手段で冷蔵庫２０の設置環境においては活動状態と検知した場合であっても、第二検知手段で庫内環境の変化を検知することで冷蔵庫の使用状態を判定して、あまり使用されていない低使用状態であれば、第二検知手段の検知結果のみに基づいて節電運転に入ることが望ましい。
【０１０６】
この場合には、例えば第一検知手段で低活動状態と判断する場合と比較して、第一検知手段で活動状態と判断した場合には、第二検知手段の使用判定値を少し厳しい条件として、確実に使用状態でないことを確認してから節電運転へと切り替えるというように制御する。
【０１０７】
この厳しい条件とは、例えば、低活動状態の判定条件と比較して、活動状態の判定条件は、使用判定値を判定する時間を長くする、冷蔵庫の庫内環境の変動幅をより小さくとるといったことである。
【０１０８】
例えば、第一検知手段の出力信号を第二検知手段の使用判定値を変更するための情報として利用することで、第一検知手段の出力信号と第二検知手段の出力信号との両方を用いて節電運転へ切り替えるか否かを判定する。
【０１０９】
この冷蔵庫２０の庫内環境の変動を検知できる第二検知手段としては、冷蔵庫の扉開閉状況検知手段であるドアＳＷ５１、冷蔵庫２０の各貯蔵室の温度を検知する庫内温度検知手段である庫内温度センサ５３、および、冷蔵庫２０の設定温度を検知する設定温度検知手段などが考えられる。
【０１１０】
冷蔵庫２０の扉開閉状況検知手段であるドアＳＷ５１を第二検知手段として用いた場合、ドアＳＷ５１の出力信号からなる検知結果を、制御手段５４に入力し、予め決定された使用判定値としての一定期間（例えば、３時間）において扉開閉がなかった場合には、制御手段５４は、使用者の冷蔵庫の使用状態は使用状態でないと判断し、自動的に冷蔵庫の冷却性能を少し落とした節電運転に切換える。
【０１１１】
このとき、庫内環境の変化として扉開閉の有無を検知しているので、扉の開閉という使用者の使用状態を直接的に検知することができ有効な検知手段であると言える。ただし、一般的に冷蔵庫のすべての扉に扉開閉状況検知手段であるドアＳＷを備えているとは限らないので、その場合には次に説明する庫内温度検知手段や設定温度検知手段と併用して、庫内環境の変化を確実に把握することが望ましい。
【０１１２】
次に、冷蔵庫２０の各貯蔵室の温度を検知する庫内温度検知手段である庫内温度センサ５３を第二検知手段として用いた場合には、庫内温度センサ５３の出力信号からなる検知結果を、制御手段５４に入力し、予め決定された使用判定値以上の庫内温度に上昇しない場合には、制御手段５４は、低使用状態である。言い換えると使用者の冷蔵庫の使用状態は、使用状態でないと判断し、自動的に冷蔵庫の冷却性能を少し落とした節電運転に切換える。
【０１１３】
この、使用状態でないという判断は、第二検知手段の出力信号で検知した庫内温度の出力結果により、庫内温度が安定していることが、扉開閉等による暖気の侵入がなく、かつ、冷却器３０の除霜等の冷凍システムに起因する温度変動もない安定した状態であることに起因する、という使用状態判定に基づく、冷蔵庫２０の使用状況の間接的な判断である。
【０１１４】
また、冷蔵庫２０の各貯蔵室の温度を検知する庫内温度検知手段を第一検知手段として用いた場合は、予め設定する活動判定値を一定幅以上の温度変動幅とする。つまり、一定幅以上の温度変動がない場合には、冷蔵庫の周辺環境の変化の一つである外気温の温度変化も少ないと間接的に検知することで冷蔵庫の周辺環境の変化の間接検知を行うことができる。
【０１１５】
また、冷蔵庫２０の使用状況を間接的に検知できる第二検知手段として冷蔵庫の設定温度を検知する設定温度検知手段を用いた場合を想定する。この場合、例えば使用者が積極的に貯蔵室を冷却したいと意図する、貯蔵室の設定温度である「強」冷却モードに設定されている場合には、使用者が冷蔵庫２０を能動的に使用している使用状態であると判断する。
【０１１６】
この場合、例えば第一検知手段である照度センサ３６または人感センサ４０によって節電運転に移行するような条件になった場合であっても、第二検知手段の使用状態であるという判断を優先して制御手段５４は、節電運転に移行しないような制御を行うことで、より能動的な冷却を行いたいという使用者の意図に沿うような冷却を実現することができる。
【０１１７】
この構成によれば、使用者が設定温度によって積極的に冷却しようとしているかどうかを間接的に判断することで使用状況を検知することができる。例えば、設定温度が強、中、弱と３種類から選べる場合に、使用者が、真ん中より大きい強を選んだ場合には使用者が積極的に冷却しようとしているという意図を反映し、節電運転は行わないといった制御をすることも有効である。
【０１１８】
また、貯蔵室の設定温度が「弱」冷却モードに設定されたときは、更に節電を行うため貯蔵室の設定温度を上昇させてもよい。しかし、貯蔵室内の冷却性能に影響を与え鈍冷などの品質不良につながる可能性があるため、品質を確保するための保鮮制御として節電運転を実施しないという判断を行うことができる。
【０１１９】
このように第一検知手段と第二検知手段の双方を用い、冷蔵庫の設置環境および使用状況を確認して節電運転に移行することで、実使用上で、使用者の使い勝手を損なうことがなくかつ効果的な省エネルギーを実現した冷蔵庫を提供することができる。
【０１２０】
また、このような自動での節電運転を行うことに加え、次に第一検知手段および第二検知手段の出力信号を記憶する記憶手段５５を備えることで、各家庭の使用状態にカスタマイズした学習機能を備えた節電運転を行う発明について次に説明を行う。
【０１２１】
第一検知手段および第二検知手段の出力信号に示される情報を記憶する記憶手段５５に、これら情報を一定期間（例えば３週間）蓄積する。制御手段５４は、記憶手段５５に蓄積された情報から、圧縮機２８等の電気負荷部品の動作の抑制または停止のパターンである前記節電運転のパターンを決定し、記憶手段５５に記憶させる。つまり、ある一定パターンの生活様式であることを記憶手段５５が学習機能として記録し、この学習機能に基づいた予測によって節電運転のパターンを決定する。制御手段５４は、決定したパターンに応じて、電気負荷部品である圧縮機２８、冷却ファン３１、温度補償用ヒータ５６、庫内照明５７等の動作を自動的に抑制または停止する節電運転を行う。
【０１２２】
すなわち、第一検知手段および第二検知手段の出力信号に示される情報を一定期間、記憶手段５５に蓄積することにより、その情報からその家庭の生活パターンを予測する。これにより、その家庭の活動が就寝や不在と予測される時間帯を低活動状態および低使用状態である判定し、この時間帯がきたら、自動で節電運転に切換える。
【０１２３】
こうすることで、過冷抑制および圧縮機２８の回転数抑制、並びに、その他のヒータなどの電気負荷部品の運転をその家庭に対して適性化することなどを実行でき、自動での節電運転を精度良く行うことができるので更に省エネルギーを実現できる。
【０１２４】
なお、情報の蓄積期間は長いほどその生活パターンは蓄積されその精度は向上していくと思われる。しかし、この場合、制御も複雑になり、また記憶容量も更に必要となり、コストＵＰや制御の複雑化によるバグの発生など、品質に対して不安が生じる。更に、四季の移り変わりがある日本のような国では、季節の変化に伴って生活パターンが変化するため、必ずしも長期間の蓄積によって生活パターンを把握する精度が向上するとは一概には言えない。
【０１２５】
本実施の形態では、比較的適切な蓄積期間と考えられる３週間のデータ蓄積を設定し、制御を簡素化しつつ、生活パターンに変化が生じた場合でも適正に生活パターンを把握する。
【０１２６】
具体的には、冷蔵庫２０の設置環境の変化を検知できる第一検知手段の検知信号を記憶する場合は、３週間分の過去の照度センサ３６で検知した照度レベル、もしくは人感センサ４０の検知レベルをある時間単位に区切り記憶手段５５に記憶する。制御手段５４は、記憶された情報に対してパターン判別を行い、一日の活動時間の中で人の活動が一定期間ないと判別した時間帯については低活動状態の時間帯であると判定し、自動的に冷蔵庫の冷却性能を少し落とした節電運転に切換える。
【０１２７】
ただ、冷蔵庫２０の設置環境の変化を検知できる第一検知手段に関しては記憶手段５５の判別によって節電運転に入った場合でも、その後ある一定期間に渡って実際の照度センサ３６または人感センサ４０の検知レベルが高い場合には節電運転を解除して通常運転へと戻すような修正機能を制御手段５４が備えることが望ましく、この修正機能を備えることで普段の生活パターンと外れた生活を行った場合でも冷蔵庫の冷却性能を維持することが可能となる。
【０１２８】
なお、照度センサ３６または人感センサ４０の出力値がある一定期間、たとえば１週間、断線や短絡が考えられるような出力値（出力値の最大が５Ｖである場合に、出力値が０Ｖまたは５Ｖである場合など）が継続した場合を想定する。この場合、照度センサ３６または人感センサ４０等の冷蔵庫２０の設置環境の変化を検知できる第一検知手段の異常として処理をする。具体的には、冷蔵品質を確保するための保鮮制御として通常冷却運転を行い、異常状態であることを記憶し、節電運転には移行しない。ただし、その後、照度センサ３６または人感センサ４０の出力値が正常に変化した場合は、ただちに異常であったことを解除し、節電運転に入ることが可能となる。
【０１２９】
また、冷蔵庫２０の使用状況を間接的に検知できる第二検知手段の検知結果を記憶することは、その家庭の生活パターンを予測するのにより直接的で有効な手段であると言える。
【０１３０】
具体的には、冷蔵庫の扉開閉状況検知手段（ドアＳＷ５１）を第二検知手段として用いた場合には、第二検知手段である扉開閉状況検知手段の検知結果を、ある時間単位（例えば、６０分単位）に区切り、単位時間当たりの扉開閉数を記憶手段５５に記憶する。制御手段５４は、記憶されたこれらの過去データを用いて当該日の活動時間の中で扉開閉がないもしくは少ないと判別した時間帯、すなわち予め決定された規定値よりも小さいと判別した時間帯を低使用時間帯として例えば記憶手段５５に記憶させ、低使用時間帯については冷蔵庫２０の冷却性能を少し落とした節電運転に切換える。
【０１３１】
また、同様に冷蔵庫２０の各貯蔵室の温度を検知する庫内温度検知手段である庫内温度センサ５３を第二検知手段として用いた場合には、庫内温度センサ５３によって各貯蔵室の温度を検知し、規定温度以下に冷却されているかをある時間単位に区切り記憶手段に記憶する。制御手段５４は、一日の活動時間の中で十分に貯蔵室が冷却されていると判別した時間帯についても同様に低使用時間として例えば記憶手段５５に記憶させ、この低使用時間については、その時間帯になると自動的に冷蔵庫の冷却性能を少し落とした節電運転に切換える。
【０１３２】
このように、過去の照度、扉開閉、庫内温度をある時間単位に区切り記憶手段５５に記憶し、これらを用いて生活パターンを判別することにより冷蔵庫の運転を予測および制御することができる。
【０１３３】
これらを図４の制御ブロック図を用いて説明する。
【０１３４】
冷蔵庫２０の設置環境やその使用により、本発明の冷蔵庫は第一検知手段である照度センサ３６により、冷蔵庫２０の前面周囲の明暗を検出し、制御手段５４に出力し、更に記憶手段５５にそのデータを記憶させる。
【０１３５】
同様に、冷蔵室ドア２２ａやその他の扉の開閉状態を検知することで冷蔵庫２０の使用状況を検知できる第二検知手段である扉開閉検知手段としてのドアＳＷ５１の出力信号により、扉開閉数や扉開閉時間が記憶手段５５に入力される。また、冷蔵庫２０の外郭に備えられている外気温度センサ、各庫内温度センサで検知した温度データなども記憶手段５５に入力される。
【０１３６】
これらデータを一定期間ごとに取り出し制御手段５４で運転パターンを設定し、電気負荷部品である圧縮機２８、冷却ファン３１、温度補償用ヒータ５６、各貯蔵室の温度設定を自動的に変化させる。ここで、第一検知手段である照度センサ３６により、例えば、使用者が活動しない深夜として判断する深夜判定値は、５Ｌｘとし、照度が５Ｌｘ未満である場合に深夜であると検知し、深夜であると検知されることによって使用者の活動が少ない低活動状態であると判定する。
【０１３７】
更に、第二検知手段である庫内温度センサ５３による検知の際に予め使用判定値として所定の温度を設定し、庫内温度センサ５３により、設定された所定の温度以下に冷却されていると検知された場合、使用者の使用状況においても低使用状態であると判断し、この低使用状態である時間帯を低使用時間と判定する。
【０１３８】
これらの低活動状態と低使用状態とを判定し、制御手段５４によって節電運転に切り替えることで圧縮機２８の回転数抑制や過冷防止運転などの節電運転に自動的に移行し、報知手段３９であるＬＥＤを一定期間点灯もしくは点滅させる。
【０１３９】
次に、図５を用いて、冷蔵庫２０の照度検出値および扉開閉データ等のイメージを説明する。
【０１４０】
図５のように、例えば、１時間を１区間と考え、その間の平均照度、庫内温度および扉開閉数を記憶する。図５の場合、白塗りは扉開閉のない期間、薄いドットのところは、扉開閉が少なくともＮ回以上（例えば１回）あった期間を示し、濃いドットのところは、照度センサ３６による検知結果が規定値未満（例えば、５Ｌｘ未満）の期間を示す。
【０１４１】
また、これらを２４区間でくくれば１日に相当し、更に１６８区間でくくれば１週間（７日）に相当する。
【０１４２】
よって、例えば、ある日の１週間前のデータは、簡単に抽出することができ更に、２週間前、３週間前のデータも容易に抽出することができる。
【０１４３】
一般的な家庭では、一日においてある一定パターンの生活を行っているところが多く、更には一週間を単位として同じ曜日においてある一定パターンの生活を行っているところも多い。これらを考慮して冷蔵庫２０の冷却運転を実施することは非常に効果的であり節電につながる。
【０１４４】
なお、データの書き換えは、１区間の時間（単位時間：例えば６０分）で更新することが望ましい。しかし、１日単位、もしくは１週間単位で更新してもかまわない。
【０１４５】
次に図６で任意の１日に対する過去参照データの考え方を説明する。
【０１４６】
なお、図６（Ａ）および図６（Ｂ）において斜線が付された区間が冷蔵庫２０の使用者が不在である区間を示している。
【０１４７】
当該日の１週前、２週前、３週前のデータを抽出する。制御手段５４は、例えば、３週分のうち２／３以上が不在なら低使用状態であると判定する。図６（Ａ）の場合、制御手段５４は、“使用無判定”の右の斜線が付された区間を不在と判定し、節電運転を行う。ただし、不在の最後の１時間は、節電運転から通常運転への移行時間と考えるため、実際には、節電運転は不在期間の１時間前に終了し、通常運転へ切換えることで通常冷却性能に復帰させる。
【０１４８】
また、図６（Ｂ）に示すような使用状態の場合も同様な制御が行われる。
【０１４９】
ただし、不在時間が比較的に短い場合（１時間や２時間）には、これを不在時間とは扱わない。なぜなら、一般に冷蔵庫の冷却システムの安定、温度推移には時間が必要となり、短時間に急激な温度変動が伴うと逆に増電になる可能性があるためである。
【０１５０】
次に、これらの動作の詳細について図７〜図９の制御フローチャートで説明する。
【０１５１】
なお、冷蔵庫２０の各構成要素の動作の制御、および情報処理は、制御手段５４が行っている。
【０１５２】
冷蔵庫においてＳ１０１で電源を投入するとＳ１０２で一定間隔Ａを計測するためのタイマーＴをスタートさせ、Ｓ１０３で通常の冷蔵庫の動作を行うためのメイン制御フローを開始する。このとき、Ｓ１０４で扉開閉検知手段としてのドアＳＷ５１の出力信号により扉開閉があればＳ１０５で扉開閉数Ｍをカウントする。
【０１５３】
次にＳ１０６で照度センサ３６の検知結果が、例えば活動判定値として設定した５Ｌｘ以上の照度なら通常の運転を継続する。また、照度センサ３６の検知結果が、活動判定値である５Ｌｘ未満を検知し、かつ、Ｓ１０７、Ｓ１０８、Ｓ１０９に示すとおり、照度センサ３６の検知結果が５分以上連続で５Ｌｘ未満であり、更に庫内温度センサ５３で貯蔵室温度が規定の温度以下に冷却されていることを検知し、更にドアＳＷ５１で過去１０分間扉開閉がないと検知したとき、節電運転の一種である、おやすみ制御へと移行する（Ｓ１１０）。
【０１５４】
そして、Ｓ１１１でタイマーＴが一定間隔Ａに達すれば、そのときまでの扉開閉数もしくは扉開閉時間と平均照度を算出し、Ｓ１１２で記憶手段５５に記憶する。
【０１５５】
そして、扉開閉数や照度データなどを初期化して（Ｓ１１３）、次の例えば１時間の扉開閉数や照度を測定を繰り返し更新する。
【０１５６】
次に、図８に示される、おやすみ制御について説明する。
【０１５７】
Ｓ１１０でおやすみ制御に移行する。この場合、使用者の状態は就寝と予測され、扉開閉による冷蔵庫２０の負荷が通常より極めて少ないと予測できる。また、長時間、例えば３時間以降はその状態が継続されると予測され、これにより節電運転が実施できる。
【０１５８】
具体的には、食品の投入負荷や扉開閉負荷が少ないので、図８のＳ１２１に記載のとおり、冷蔵庫２０の庫内温度設定を１℃〜２℃程度高い設定が可能なり、また、庫内ディファレンシャル拡大といった庫内の温度挙動を緩慢にすることにより省エネルギー効果を生み出す。また、このとき、圧縮機２８および冷却ファン３１を低速運転するような節電運転を行うことにより省エネルギー効果とともに静音化を図る。更に、庫内温調設定を上昇させることにより温度補償用ヒータの入力を低減することもできる。
【０１５９】
この後、Ｓ１２２で扉開閉検知およびＳ１２４の照度検知、更にＳ１２６の庫内温度検知で変動がなければ、その運転状態を維持する。
【０１６０】
もし、上記のうち１つでも変動があれば、運転状態の維持判別を行う。
【０１６１】
具体的には、もし、Ｓ１２２で扉開閉を検知した場合、Ｓ１２３に移行し、扉開閉数が事前に設定していたＮ１回以上と判定すれば、Ｓ１２７のようにおやすみ制御を解除し、通常制御に移行する。同様にＳ１２４で照度センサ３６が活動判定値である５Ｌｘ以上を検知するとＳ１２５へ移行し、更に照度センサ３６が５分間以上連続で１０Ｌｘ以上を検知した場合、Ｓ１２７に移行し、おやすみ制御を解除する。
【０１６２】
更に、庫内温度が規定値以上に上昇、もしくは、庫内温度設定を変える必要のある、速氷や急凍、急冷を行うよう設定された場合も、使用者が能動的に使用する使用状態と判断しておやすみ制御は解除される。
【０１６３】
なお、照度センサ３６の出力値がある一定期間、たとえば１週間、断線や短絡が考えられるような出力値（０Ｖまたは５Ｖなど）が継続すれば、照度センサ３６の異常として処理をする。具体的には、通常冷却運転を行い、異常状態であることを記憶し、節電運転には移行しない。ただし、その後、照度センサ３６の出力値が正常に変化した場合は、ただちに異常であったことを解除し、節電運転に入ることが可能となる。
【０１６４】
次に、図９に示される、お出かけ制御について説明する。
【０１６５】
Ｓ１０３を実行中の一定間隔、例えば、２４時間おきもしくは除霜周期毎に、Ｓ１４０にてお出かけ制御判定を行う。
【０１６６】
まず、Ｓ１４１の記憶手段５５に記憶されている過去３週間分の扉開閉数、照度、および庫内温度を示すデータを用いて、Ｓ１４２以降で判定していく。
【０１６７】
例えば、Ｓ１４３にて過去３週間について同一時間帯で連続３時間以上扉開閉がない状態が２／３以上続いていれば、この家庭の生活パターンは、例えば共働きなどにより日中は不在の状態であることが推定される。このとき、冷蔵庫２０の使用状況を検知するために、Ｓ１４４で各貯蔵室の冷却が十分か否か、および、Ｓ１４５で過去１０分間扉開閉があるか否かが確認される。Ｓ１４４およびＳ１４５でともにＹｅｓ（Ｙ）であれば、Ｓ１４６のおでかけ制御に入り、Ｓ１４７に記載のとおり、節電運転を実施する。ただし、おでかけ制御は、おやすみ制御とは異なり、昼間の場合も想定されるのでおやすみ制御よりは温度上昇幅を抑制する。例えば、温度上昇幅を０．５℃〜１℃に抑える。
【０１６８】
このように、お出かけ制御においては、照度センサ３６の検知結果は考慮せず、使用状況を把握する第二検知手段で節電運転に切り換えるか否かを判断し、その他については、おやすみ制御とほぼ同等の制御を行う。
【０１６９】
なお、不在判定から何らかの要因で節電運転が解除された場合、Ｓ１４８の通常制御で通常冷却運転をかならず一定期間継続（たとえば２時間や圧縮機２８が停止するまで）させる。よって、この間は、照度センサ３６等によるおやすみ制御には移行しない。
【０１７０】
また、落雷や引越しなどで冷蔵庫２０に供給する電力が遮断され、電源がリセット状態になったときは、記憶のパターンが狂ったことが推測される。この場合は、異常状態として記憶していたデータをすべてリセットとし、冷蔵品質を確保するための保鮮制御として再び初期から記憶させる。
【０１７１】
ただし、第一検知手段としてある特定の標準電波を受信して現在の日時を把握できる受信部を設けた冷蔵庫２０においては、記憶方法を考慮することにより、データのリセットを行う必要はない。
【０１７２】
よって、これらの省エネルギー制御を実施すると、図１０のような温度挙動となる。つまり、冷蔵庫２０において、自動での節電運転が行われることで大幅な省エネルギーが図られる。
【０１７３】
更に節電運転に入った場合、報知手段３９である例えばＬＥＤの点灯を行うことにより、その状況を使用者にアピールする。これにより、環境意識の高い使用者は省エネルギーを実感することができ、高品質を訴求することが可能となる。
【０１７４】
具体的には、節電運転に入った場合、報知手段３９であるＬＥＤを生活者に視覚判断可能なレベルで点灯する。ただし、ＬＥＤの点灯においても省エネルギーを図るために、その後、一定期間経過後（例えば、５分後）、その点灯レベル（具体的にはＬＥＤへの供給電圧やＤｕｔｙ）を低下させ、ＬＥＤの照度を低下させることで、さらなる節電を図ることができる。
【０１７５】
また、別の形態としては、節電運転に入った場合、報知手段３９であるＬＥＤを点滅させ、生活者の視覚に更に訴えることもできる。このときも一定期間経過後は、点灯に戻し、更に照度を低下させることで、さらなる節電を図ることができる。
【０１７６】
更に、別の形態としては、報知手段３９として音声スピーカ等を利用することで使用者の聴覚に訴えるとしてもよい。
【０１７７】
また、照度センサ３６の受光面、すなわち照度センサカバー４１が何かで遮られると、正確な照度検知が不可能になり、節電運転への切換え、通常運転への復帰ができなくなる。
【０１７８】
一般に遮光される要因としては、冷蔵室ドア２２ａの表面に紙面等を貼り付けることが考えられる。しかしながら、本実施の形態においては貼り付ける可能性の非常に低い、操作基板２７ａの垂直軸上の上方に照度センサ３６が設置されているので、誤った照度検知を行なうことがなくなる。
【０１７９】
また、図示はしないが照度センサ３６近傍にその存在をアピールする報知手段３９やＥＣＯ等のロゴを記載することにより使用者に注意を促すことができ、これにより、更に冷蔵室ドア２２ａ面に紙面等を貼り付けるといった障害を防ぐことができる。
【０１８０】
以上のように、本実施の形態においては、冷蔵庫本体２１と、冷蔵庫２０の設置環境の変化または冷蔵庫２０周辺の人の動きを判別できる第一検知手段と、冷蔵庫の使用状況を検知できる第二検知手段と、それら検知手段の出力信号を記憶する記憶手段５５と、前記記憶手段５５に記憶された情報により冷蔵庫２０の電気負荷部品の動作を制御する制御手段５４とを備える。
【０１８１】
更に、記憶手段５５に記憶された情報によりその家庭の使用パターンを判別することにより、扉開閉が少ない、食品投入が少ない、不在、外出、および就寝などの期間を予測し、これら期間には、自動的に少なくとも前記電気負荷部品の動作を抑制または停止し、使用者に手間をかけず省エネルギーを実現できる。更に、ＬＥＤなどの報知手段により、使用者に、冷蔵庫２０が節電運転していることを視認させることができるので省エネルギー性をアピールすることができる。
【０１８２】
また、本実施の形態では、第一検知手段を照度センサ３６とすることにより生活者の生活パターンを、照度センサ３６が検知する照度変化で予測する。例えば、照度検出値が極めて小さい値、例えば５Ｌｘ未満が一定期間以上継続する場合、使用者が就寝したと推定され、この後、冷蔵庫の使用する頻度が極めて少ないと予測されるので、圧縮機２８の回転数ＵＰの抑制、および、庫内温度設定の変更により節電運転に移行する。その後、照度が低い状態が続く間、次の扉開閉が行われるまで節電運転を行うことにより省エネルギーが図られる。
【０１８３】
また、本実施の形態で、第一検知手段を人感センサ４０とすることにより人間から発する赤外線のエネルギー量の変化を検知することで冷蔵庫２０の周辺での人の動きがわかる。そのため、不在や就寝など、人間が一定期間、冷蔵庫２０の近傍にいないと判定できれば、深夜日中問わず圧縮機２８の回転数ＵＰの抑制、および、庫内温度設定の変更により節電運転に移行する。その後、照度が低い状態が続く間、次の扉開閉が行われるまで節電運転を行うことにより省エネルギーが図られる。
【０１８４】
なお、本実施の形態では、第一検知手段は、照度センサ３６または人感センサ４０としたが、時刻を正確に刻む標準電波の受信手段でもかまわない。この場合、日時が自動的に正確に把握できるので季節ごとに合わせた温調設定ができ、また冬等の低湿時には、温度補償用ヒータなどの入力を低減できるので、更に省エネルギーができる。
【０１８５】
また、本実施の形態では、第一検知手段および第二検知手段の出力信号に示される情報を記憶する記憶手段５５に、これら情報を一定期間蓄積することによりある一定パターンの節電運転を決定するとした。しかし、より使用者の生活パターンを正確に把握するために、例えば記憶手段５５によって１週間毎の曜日に従って区分けして記憶してもよい。これにより使用者の家庭における生活パターンを曜日管理しながら精度よく把握することができる。
【０１８６】
この曜日管理に関しては、具体的に何曜日かを判別するのではなく、７日おきの繰り返しデータを判別することで各任意の曜日に対応したパターンを予測することができる。
【０１８７】
曜日管理とは、例えば、該当する単位時間のデータの過去の記録を確認する際に、制御手段５４は、１日が２４時間であることに基づいて、ある時点の、７日前、１４日前、２１日前といった７の倍数の日の同一時間帯のデータを確認する。更に、その確認された各データと、予め決めた使用判定値とを比較することによって低活動状態または低使用状態と判断される場合には自動で節電運転に移行するという管理である。
【０１８８】
このように、同一曜日の同一時間帯のデータを記憶手段５５から抽出し判別して節電運転を決定することで、各家庭の生活パターンに応じてきめ細かくカスタマイズされた自動節電運転を行うことができる。つまり、実使用上において効果的に省エネルギーを図ることが可能となる。
【０１８９】
なお、標準電波の受信手段を用いることにより、停電や発振子の精度により冷蔵庫２０が有する時計における時刻がずれた場合でも、標準電波を受信することで時刻を修正することが可能となる。これにより、記憶データの精度は向上され、更に生活パターンが正確に判断でき、更に省エネルギーができる。この構成によれば、現在日時を正確に自動的に把握することにより夜間を含め時間や季節を高精度に把握できる。これにより、例えば、季節に応じた冷蔵庫の電気負荷部品の動作を抑制または停止し、使用者に手間をかけず省エネルギーを実現できる。
【０１９０】
また、本実施の形態では、冷蔵庫２０の庫内環境の変動を検知できる第二検知手段としては、冷蔵庫の扉開閉状況検知手段、各貯蔵室の温度を検知する庫内温度検知手段、および、設定温度を検知する設定温度検知手段などとした。しかし、第二検知手段はこれらに限定されるものでなく、例えば、扉開閉状況検知手段が備えられていない貯蔵室や庫内温度検知手段が備えられていない貯蔵室および霜取り制御による庫内環境の変化を間接的に検知する手段として、すべての貯蔵室と連通している冷却器が備えられた冷却器室内の温度センサや、冷却器に直接固定され、霜取り状態を検知する除霜センサを第二検知手段として用いてもよい。また、自動製氷が始まる際の製氷用タンクからの水の供給の有無を検知して製氷を行う貯蔵室の庫内環境の変化を検知することも可能である。
【０１９１】
（実施の形態２）
本実施の形態においては、実施の形態１で詳細に説明した構成および技術思想と異なる部分についてのみ詳細な説明を行う。実施の形態１で詳細に説明した構成と同じ部分もしくは、同じ技術思想を適用しても不具合が生じる部分以外については、本実施の形態と組み合わせて適用できるものとし、詳細な説明を省略する。
【０１９２】
図１１は本発明の実施の形態２における制御ブロック図、図１２は本発明の実施の形態２における制御フローチャートである。
【０１９３】
図１１に示す制御ブロックを有する冷蔵庫２０について、以下その動作、作用を説明する。
【０１９４】
本実施の形態では、実施の形態１と同様に専用ボタンを押すことなく、オート機能、すなわち自動で省エネルギーを図るような冷蔵庫２０を提案する。更に実施の形態１に加え、使用者の意図を考慮して省エネルギーを実現することが可能となる冷蔵庫２０を提案する。
【０１９５】
まず、節電運転に入るための条件としては実施の形態１に記載のものと同様に、冷蔵庫２０の設置環境の変化を検知できる第一検知手段で節電運転に移行する場合について説明する。
【０１９６】
冷蔵庫本体２１の前面に取り付けられた第一検知手段である照度センサ３６によって、日射や室内照明機器の照射による冷蔵庫２０周辺の照度レベルを検知する。
【０１９７】
そこで検知した照度レベルを、制御手段５４に入力し、制御手段５４は、入力された照度レベルが、予め決定された規定値よりも小さければ、夜間、あるいは人の活動がないと判断し、自動的に冷蔵庫２０の冷却性能を少し落とした節電運転に切換える。
【０１９８】
このようにして、節電運転に入った場合に、本実施の形態では、使用者の意図が働いた場合に節電運転を解除する。
【０１９９】
例えば、照度センサ３６の検知した照度レベルが予め規定された値の照度レベル未満となって節電運転に移行した場合を想定する。この場合、当該節電運転の開始から時間が経過した後、照度センサ３６が検知する照度レベルが、予め規定された値の照度レベルになった場合でも、制御手段５４は、照度レベルが高くなっただけでは節電運転を解除しない。
【０２００】
これは、以下の理由による。例えば照度レベルが低い場合には、ほぼ近傍に使用者がいないと想定することができる。また、照度レベルが高い場合は、日射や室内照明機器からの光の照射によって照度レベルが上がっていると想定できる。しかしながら、照度レベルの上昇が、日照によるものか室内照明機器の照射によるものかを判別することができない。言い換えると使用者が近くにいない状態で冷蔵庫２０の周辺の照度が上がったのか、室内照明機器等の照射により使用者が意図的に冷蔵庫２０の周辺の照度を上げたのかが判別できない。
【０２０１】
具体的には、例えば使用者が冷蔵庫２０の近くにいない場合であっても、冷蔵庫２０が設置されているキッチン等が窓の多い空間である場合には、夜明けと共に照度があがり、照度レベルが規定値よりも大きくなるが、照度レベルが高くなっただけでは節電運転を解除しない。
【０２０２】
これによって、深夜の室内が暗い状態での使用者の活動がある場合、および、夜が明けて自然光で室内が明るくなっての就寝等の生活パターンのイレギュラー状態でも節電運転を行うことができる。その結果、自動で節電運転と通常運転を切替える冷蔵庫２０において、確実な運転切換えが行え、信頼性の高い省エネルギー制御を行なうことができる。
【０２０３】
そして、使用者の意図が働いたと想定される状態を示す能動パターンを予め設定しておき、制御手段５４が、この能動パターンを検知した場合に、節電運転を解除する。
【０２０４】
この能動パターンとしては、冷蔵庫２０の扉開閉状況検知手段によって扉の開閉が検知されること、使用者が、設定温度を低下させる、すなわち、使用者が、積極的に冷却を行うような設定に変更したこと、もしくは急速冷凍や急速製氷といった迅速な冷却を行うような設定を行ったこと、等が考えられる。
【０２０５】
すなわち、判定手段６１は、照度センサ３６および庫内温度センサ５３等から信号（Ｓｎ１、Ｓｎ２）を受け取ることで、使用者の意図が働いたと判定した場合（ドアの開閉、設定操作）または、設定変更に起因する庫内温度の変化が発生したと判定する場合、節電運転終了の信号（Ｓｎ３）を制御手段５４に出力する。
【０２０６】
そして、制御手段５４からは圧縮機２８、冷却ファン３１、ラジアントヒータ３２の各電気負荷部品に、それぞれ信号（Ｓｎ４、Ｓｎ５、およびＳｎ６）を出力して節電運転を終了（通常運転を開始）させ、論理をメイン制御フローである通常運転に切り換える。
【０２０７】
また、照度センサ３６の照度情報を用いず、第二検知手段の情報のみで、節電運転を解除してもよい。この場合、例えば、朝に自然光で室内が明るい状態であるが、使用者が就寝中の場合でも、庫内温度が安定していれば節電運転を継続するので、更に実省エネルギー性が向上できる。
【０２０８】
また、節電運転を解除する条件として、第二検知手段であるドアＳＷ５１が検知するドア開閉の回数が規定回数（例えば１回）以上であるという条件を採用してもよい。この場合、その後に、使用者の使用頻度が増加すると予測ができる。つまり、この条件を満たした場合、通常運転にすばやく切換えて、庫内温度を下げる冷却運転を行うことで、高品位の省エネルギー制御が行える。
【０２０９】
また、節電運転を解除する条件として、使用者の意図が働いたと考えられる状況の一つである、第二検知手段としての操作部が操作されたという条件を採用してもよい。この場合、人感センサ４０等の専用のセンサを搭載しなくても、冷蔵庫に予めそなえられた操作部で人感センサ４０に代わる役割を担うことができ、省資源で簡単な構成で確実に通常運転へ切換えることができる。また、これにより、節電運転継続による不冷や鈍冷の不具合を防止できる。
【０２１０】
上記に加え、節電運転を解除する条件として、操作部が操作された場合の中でも庫内温度設定、急凍運転、速氷運転などの第二検知手段である操作スイッチ３７が少なくとも一つ以上操作されたという条件、すなわち能動的操作がされたという条件を採用してもよい。この場合、使用者が冷蔵庫の冷却性能を上げる要求をしていると判断でき、確実に通常運転へ切換えるので、節電運転の継続による不冷や鈍冷の不具合を防止できる。
【０２１１】
また、節電運転を解除する条件として、第二検知手段である庫内温度センサ５３が検知する庫内温度が設定値以上に変動したという条件を採用してもよい。この場合、直接的に庫内温度を測定して通常運転にスムーズに切換えるので、除霜運転後等の庫内温度上昇を最小限に抑えることができ、食品を高品位で保存することができる。
【０２１２】
次に、図１２の制御フローチャートを用いて説明する。
【０２１３】
メイン制御フローでの運転状態で、Ｓ１５１において第二検知手段の一つであるドアＳＷ５１により、単位時間当たりのドア開閉回数が検知され、信号Ｓｎ２として判定手段６１に入力される。更に、判定手段６１ではそのドア開閉回数が規定のＮ回以下か否か判断され、Ｎ回以下であれば論理をＳ１５２に進め、そうでなければ論理をＳ１５６に進めて通常運転行い、論理をメイン制御フローに戻す。なお、このときのドア開閉検知判断の単位時間を例えば１０分間とし、ドア開閉回数を例えばＮ＝２とすればよい。
【０２１４】
次に、Ｓ１５２では、速氷や急速冷凍などの急凍運転といった高負荷冷却が必要な状態か否か判断され、必要でなければ論理をＳ１５３に進め、必要であれば論理をＳ１５６に進めて通常運転を行い、論理をメイン制御フローに戻す。
【０２１５】
更に、Ｓ１５３では、第二検知手段の一つである庫内温度センサ５３が、検知した冷蔵庫の庫内温度を示す信号Ｓｎ２を判定手段６１に出力する。判定手段６１では、その庫内温度と設定温度との温度差がΔｔ１以上か否か判断される。当該温度差がΔｔ１以下であれば温度変動が小さいとしてＳ１５４に進め、Δｔ１以上であれば温度変動が大きいとして論理をＳ１５６に進めて通常運転を行い、論理をメイン制御フローに戻す。なお、このときの判定温度差のΔｔ１は、例えば３℃とすればよい。
【０２１６】
次に、Ｓ１５４では、照度センサ３６により冷蔵庫２０の周辺の照度が検知され、その照度が信号Ｓｎ１として判定手段６１に入力される。更に、判定手段６１では照度が５Ｌｘ未満か否かが判断され、深夜判定値である５Ｌｘ未満であれば深夜と判定してＳ１５５へ論理を進めて、節電運転を開始させる。また、５Ｌｘ未満でなければ論理をＳ１５６へ進め、通常運転を行い、論理をメイン制御フローに戻す。
【０２１７】
なお、本実施の形態では、深夜であると判定する深夜判定値を５Ｌｘとした。しかし、深夜判定値は夜活動時の最小照度である１０Ｌｘとしてもよく、その場合にも、ほぼ使用者が活動していない深夜に近い状態である判断することも可能である。
【０２１８】
このように少し高めの照度を含めて深夜判定値とした場合であっても、本実施の形態の冷蔵庫２０では、節電運転が開始した後でもドア開閉があったか、または、操作部が操作されたか、といった使用者の意図が働いたかどうかを検知し、節電運転と通常運転の切り替えを判定手段６１で的確に判断を行っている。そのため、深夜判定を多少緩い条件として節電運転に入った場合でも、不冷や鈍冷の不具合を防止でき問題なく節電運転を行うことが可能となる。
【０２１９】
このように、節電運転が開始した後においても、より厳密な条件で使用者の意図が働いたかどうかを検知していることによって、節電運転が可能かどうかを判定手段６１が的確に判断することができる。その結果、実際の冷蔵庫２０の使用環境である一般家庭で精度よく自動節電運転を行う冷蔵庫２０を実現することができる。
【０２２０】
次に、Ｓ１５７では、第二検知手段の一つであるドアＳＷ５１で、単位時間当たりのドア開閉回数が検知され、信号Ｓｎ２として判定手段６１に入力される。更に、判定手段６１ではそのドア開閉回数が１回でもあったか否か判断され、ドア開閉がなければ論理をＳ１５８に進め、ドア開閉があれば論理をＳ１６１に進める。なお、このときのドア開閉検知判断の単位時間は、例えば１０分間とすればよい。
【０２２１】
更に、Ｓ１５８では、第二検知手段の一つである操作スイッチ３７が、使用者が積極的に冷却を行う操作（各室の庫内温度設定の設定温度の変更や速氷や急速冷却などの設定）をした時の信号Ｓｎ２を判定手段６１に出力する。判定手段６１では、信号Ｓｎ２を解析することで操作があったか否か判断され、操作があれば論理をＳ１５９に進め、そうでなければ論理をＳ１６１に進める。
【０２２２】
更に、Ｓ１５９では、第二検知手段の一つである庫内温度センサ５３が、検知した冷蔵庫の庫内温度を示す信号Ｓｎ２を判定手段６１に出力する。判定手段６１では、その庫内温度と設定温度との温度差がΔｔ２以上か否か判断され、Δｔ２未満であれば温度変動が小さいとしてＳ１６０に進め、Δｔ２以上であれば温度変動が大きいとして論理をＳ１６１に進める。なお、このときの判定温度差のΔｔ２は、例えば３℃とすればよい。また、本実施の形態では、温度差がΔｔ２以上であるか否かの判断を瞬時に行うとしている。しかし、温度差がΔｔ２以上または未満の状態が一定期間継続（例えば５分間）したか否かを節電運転の継続（Ｓ１６０）または終了（Ｓ１６１）の条件とすることで、より確実に論理を移行することができる。
【０２２３】
次に、Ｓ１６０では、判定手段６１で冷蔵庫２０の使用状況に変化はないと判断し、節電運転継続の信号Ｓｎ３を制御手段５４に出力する。制御手段５４からは圧縮機２８、冷却ファン３１、ラジアントヒータ３２の各電気負荷部品に、それぞれ信号Ｓｎ４、Ｓｎ５、Ｓｎ６を出力して節電運転を継続させ、論理をメイン制御フローに戻す。
【０２２４】
また、Ｓ１６１では、判定手段６１で冷蔵庫の使用状況に変化があったと判定した場合、すなわち、使用者の意図が働いたと判定した場合（ドアの開閉、設定操作）または設定変更に起因する庫内温度の変化が発生した場合に、節電運転終了を示す信号Ｓｎ３を制御手段５４に出力する。そして、制御手段５４からは圧縮機２８、冷却ファン３１、ラジアントヒータ３２の各電気負荷部品に、それぞれ信号Ｓｎ４、Ｓｎ５、Ｓｎ６を出力して節電運転を終了（通常運転を開始）させ、論理をメイン制御フローである通常運転に切り換える。
【０２２５】
以上のように、実施の形態２においては、第二検知手段からの信号のみによって節電運転から通常運転へ戻すように制御手段５４によって制御することで、例えば周囲が暗い状態であっても使用者の意図が働いたと判定した場合に、通常運転に切り換えることで速やかに積極的な冷却を行うことができる。また、逆に夜が明けて周囲が明るくなった場合でも、そのことのみによっては通常運転に復帰しないので、使用者が、夜が明けてもまだ就寝や留守によって冷蔵庫２０を使用しない場合には、節電運転を維持することができるので、より省エネルギーを実現することが可能となる。
【０２２６】
（実施の形態３）
実施の形態３においては、実施の形態１および２で詳細に説明した構成および技術思想と異なる部分についてのみ詳細な説明を行う。実施の形態１および２で詳細に説明した構成と同じ部分もしくは、同じ技術思想が適用できる部分については、本実施の形態と組み合わせて適用できるものとし、詳細な説明を省略する。
【０２２７】
図１３は、本発明の実施の形態３における制御フローチャートである。図１４Ａおよび図１４Ｂは、それぞれ、実施の形態３における除霜周期の複数の例を示す図である。
【０２２８】
実施の形態３の冷蔵庫２０について、以下その動作、作用を説明する。
【０２２９】
なお、実施の形態３の冷蔵庫２０の基本的な装置構成は、実施の形態１の冷蔵庫２０と同じであり、以下の通りである。
【０２３０】
冷凍室２５の背面には冷気を生成する冷却室２９が設けられ、風路と区画されている。冷却室２９と各貯蔵室との間には、断熱性を有する各室への冷気の搬送風路と、各貯蔵室と断熱区画するために構成された奥面仕切り壁とが構成されている。冷却室２９内には、冷却器３０が配置されており、冷却器３０の上部空間には強制対流方式により冷却器で冷却した冷気を冷蔵室２２、切換室２４、製氷室２３、野菜室２６、冷凍室２５に送風する冷却ファン３１が配置される。
【０２３１】
一般に、各貯蔵室の扉開閉や食品投入により庫内に侵入する水蒸気が冷却器３０に着霜するため、一定期間毎に冷却器３０やその周辺に付着する霜や氷を除霜するためにガラス管製のラジアントヒータ３２に電圧印加、加熱することにより冷却器３０を除霜する。
【０２３２】
除霜終了後は、貯蔵室温度を設定温度まで冷却させるため運転をするが、一般的には除霜終了直後は、圧縮機２８の停止、ヒータの熱影響により、一時的に庫内温度は上昇する。
【０２３３】
本発明は、第一検知手段および第二検知手段の出力信号を記憶する記憶手段５５を備えることで、各家庭の使用状態にカスタマイズした除霜周期の設定を行う。これにより、除霜ヒータ（ラジアントヒータ３２）の動作回数を削減することで貯蔵室の品質の安定と節電を実現する。
【０２３４】
具体的には、記憶手段５５に一定期間（例えば、過去３週間分）の単位時間当たりの扉開閉数を時間単位に区切り、蓄積する。更に制御手段５４は、蓄積された情報からその家庭の生活パターンを予測する。これにより、その家庭の活動が就寝や不在と予測される時間を判別し、温度変動が最も少なくなると想定される時間に除霜を実施する。
【０２３５】
そして、除霜終了後に再び設定する除霜間隔を決定する際、一定期間内に不在時間が存在し、その不在時間が所定の期間以上あり、かつ、貯蔵室温度が適正に維持できていれば、その不在時間に除霜を行う。この制御を導入することにより、扉開閉直後等に除霜が行われ、必要以上に庫内温度が昇温することを防止するのと同時に、除霜回数を減らすことができる。
【０２３６】
次に、図１３の制御フローチャートを用いて実施の形態３の冷蔵庫２０における除霜動作について説明する。
【０２３７】
Ｓ１７１のメイン制御フローで、制御手段５４から除霜信号が発せられることにより、Ｓ１７２でラジアントヒータ３２に電圧が印加され除霜が開始される。
【０２３８】
次に、冷却器３０のいずれかの場所に構成された除霜の状態を検知する手段、例えば、冷却器３０やアキュームレータに取り付けられている除霜温度検知手段が除霜終了温度を検知するとＳ１７３で除霜が終了する。その後、Ｓ１７４で次回の除霜時間ｔαが決定される。
【０２３９】
このとき、制御手段５４は、記憶手段５５に格納されていた扉開閉数データを取得し（Ｓ１７５）、次回の除霜時間ｔαから、予め決められた最大延長時間ｔβの間に不在時間が存在するかＳ１７６で判断する。
【０２４０】
Ｓ１７７でこの一定期間内に不在時間が存在しない場合には（Ｓ１７７でＹ）、当初どおり、次回の除霜時間はｔα後とする（Ｓ１７８）。
【０２４１】
Ｓ１７７でこの一定期間内に不在時間が存在する場合は（Ｓ１７７でＮ）、Ｓ１７９に移行し、次回の除霜周期（除霜を開始するタイミング）の演算を行う。
【０２４２】
図１４Ａおよび図１４Ｂを用いて、Ｓ１７７における判定方法の概要を説明する。
【０２４３】
除霜終了をｔ０としたとき、次回の除霜時間をｔα、最大延長時間をｔβとする。不在時間が存在するとき、このｔαからｔβとの間に除霜周期を再設定する。
【０２４４】
パターンＡの場合、不在時間がｔαとｔβとの間に存在する。よって、当該不在時間の終了からある一定期間前（除霜が終了してから冷却を開始した場合、当該不在時間の終了の時点で充分に貯蔵室が冷却されていると考えられる、当該除霜を開始すべきタイミング。例えば、当該不在時間の終了時刻の２時間前）のｔＡまで除霜開始を延長させる。
【０２４５】
パターンＢとＣの場合、不在時間がｔαとｔβとの間に存在しない。よってこの場合は、ｔＢ＝ｔＣ＝ｔαとなる。特にパターンＣの場合、ｔαで除霜が開始、その後終了したとき再度、次回の除霜周期の演算を行うとき、パターンＡと同様になり、除霜周期が延長される可能性がある。
【０２４６】
パターンＤの場合、不在時間がｔαとｔβとの間にあるが、事前に決められた所定の期間以上、不在時間が連続しないので、除霜周期は、当初のｔαのままとなる。
【０２４７】
パターンＥの場合、不在時間がｔαとｔβとの間に不在時間の群が２つ存在する。このときは、除霜周期が長くなるＥ２群のほうを採用し、ｔＥで除霜を開始する。
【０２４８】
パターンＦの場合、不在時間がｔαとｔβ間に存在し、かつ、ｔβ以上も連続して不在時間が存在するが、最大除霜延長時間をｔβと定めているため、除霜周期をｔβとする。
【０２４９】
パターンＧの場合、不在時間がｔαとｔβとの間に存在するものｔαを超えてからは、所定の期間以上の不在時間が存在しない。この場合は、当初、定められたｔαで除霜を開始する。
【０２５０】
パターンＨの場合、パターンＧとは異なり、不在時間がｔαとｔβとの間に存在するが、ｔαを超えてからも不在時間は所定の期間以上存在する。よって当初決められていたｔαではなくｔＨまで除霜周期を延長する。
【０２５１】
このように、Ｓ１７９で行われる次回除霜周期演算によって求められた除霜周期（上述のｔＡ等）は、Ｓ１８０で、除霜周期ｔγとして再設定される。実施の形態３の冷蔵庫２０では、このようにして除霜回数を減少させ、節電を実行する。
【０２５２】
以上のように、本実施の形態においては、第一検知手段および第二検知手段の出力信号を記憶する記憶手段５５に情報を一定期間蓄積することによりある一定パターンの節電運転を決定する。しかしながら、より使用者の生活パターンを正確に把握するために、例えば記憶手段によって１週間毎の曜日に従って区分けして記憶してもよい。これにより、使用者の家庭における生活パターンを精度よく把握し、適切なタイミングで除霜を実施することができる。
【０２５３】
この曜日の管理に関しては、具体的に何曜日かを判別するのではなく、７日おきの繰り返しデータを判別することで各任意の曜日に対応したパターンを予測することができる。
【０２５４】
例えば、該当する単位時間のデータの過去の記録を確認する際に、制御手段５４は、１日が２４時間であることに基づいて、ある時点の、７日前、１４日前、２１日前といった７の倍数の日の同一時間帯のデータを確認する。更に、その確認の結果、当該時間帯において一定以上の扉開閉がない場合には、当該時間帯に、自動で節電運転に移行するという管理が可能である。
【０２５５】
このように、同一曜日の同一時間帯のデータを記憶手段５５から抽出し判別して節電運転を決定することで、各家庭の生活パターンに応じてきめ細かくカスタマイズされた自動節電運転を行うことができる。つまり、実使用上において効果的に省エネルギーを図ることが可能となる。
【０２５６】
なお、標準電波の受信手段を用いることにより停電や発振子の精度により冷蔵庫２０が有する時計における時刻がずれた場合でも、標準電波を受信することで時刻を修正することが可能となる。これにより、記憶データの精度は向上され、更に生活パターンが正確に判断でき、更に省エネルギーができる。
【０２５７】
なお、実施の形態１〜３において、本発明の冷蔵庫における第一検知手段として、照度センサ３６、人感センサ４０、および、標準電波を受信して現在の日時を把握できる受信部を例示した。
【０２５８】
しかしながら、第一検知手段は、冷蔵庫２０の周辺の外部環境の変化、つまり、冷蔵庫２０の外部かつ周辺の照度、温度、人の存在、または、空気の流れ等の、物性値の変化を検知できれば、特定の装置には限定されない。例えば、冷蔵庫２０に到達する音を検知する音センサであってもよい。
【０２５９】
（実施の形態４）
まず、実施の形態４に関連する複数の冷蔵庫の発明について説明する。
【０２６０】
第１の発明は、冷蔵庫本体と、前記冷蔵庫の周囲照度を検知する照度センサと、前記照度センサの検知状態により消費電力を抑制する消費電力抑制手段と、前記消費電力抑制手段が有効となってからの所定時間に動作する第一報知手段と、所定時間経過以後に動作する第二報知手段とを備える冷蔵庫。
【０２６１】
この構成によれば、消費電力抑制手段が有効となって節電運転が開始されたときには、第一報知手段の発光によって使用者に発光報知し、更に所定の時間が経過した後には発光光度を低減させた第二報知手段によって消費電力を抑制する。そのため、使用者は節電運転中であることを確認できると共に、報知に必要な消費電力を抑制することができる。
【０２６２】
第２の発明は、消費電力抑制手段を搭載した冷蔵庫であることを表示するロゴマークを備え、前記ロゴマークを報知手段の近傍に配置した冷蔵庫。
【０２６３】
この構成によれば、使用者がロゴマークもしくは報知ＬＥＤを見た時に視野内にロゴマークもしくは報知ＬＥＤの両方が入る。そのため、使用者は節電運転を体感的に認識することができる。
【０２６４】
第３の発明は、消費電力抑制手段を搭載した冷蔵庫であることを表示するロゴマークを備え、前記ロゴマークを照度センサと報知手段との間に配置した冷蔵庫。
【０２６５】
この構成によれば、このロゴマークと照度センサ、及び報知手段はそれぞれ隣接した位置関係となる。そのため、使用者がひとつのロゴマークを見ただけで照度センサと報知手段の双方が使用者の視野内に入るため消費電力抑制に関連するものであることを使用者が体感的に理解することができる。
【０２６６】
第４の発明は、照度センサのピーク感度波長と報知手段のピーク発光波長とを異なる波長とした冷蔵庫。
【０２６７】
この構成によれば、照度センサは報知手段の発光光度と干渉することなく、冷蔵庫雰囲気の照度のみを検知することができる。
【０２６８】
第５の発明は、照度センサと報知手段との間に光を遮断する遮断壁を備える冷蔵庫。
【０２６９】
この構成によれば、報知手段の発光光度を照度センサが検知することを防止するので、照度センサは冷蔵庫雰囲気の照度のみを更に正確に検知することができる。
【０２７０】
以下、本発明の実施の形態４について、図面を参照しながら説明する。従来例または先に説明した各実施の形態と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。尚、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。
【０２７１】
図１５は、本発明の実施の形態４における冷蔵庫の正面図である。図１６は、実施の形態４における冷蔵庫の表示部の構成図である。図１７は、実施の形態４における冷蔵庫の表示部の詳細断面図（図１６のＡ−Ａ断面図）である。図１８は、実施の形態４における冷蔵庫の照度センサおよび報知ＬＥＤのスペクトル図である。
【０２７２】
図１９は、実施の形態４における冷蔵庫の報知ＬＥＤの第一の制御例を示す図である。図２０は、実施の形態４における冷蔵庫の報知ＬＥＤの第二の制御例を示す図である。
【０２７３】
図１５に示すように、実施の形態４の冷蔵庫２０は冷蔵庫本体２１を備える。冷蔵庫本体２１には、上から順に冷蔵室２２、製氷室２３、切換室２４、冷凍室２５、野菜室２６がレイアウトされている。冷蔵室２２の冷蔵室ドア２２ａの中央部付近には使用者に温度設定等の情報を知らせる表示を行う表示部７８が配置されている。この表示部７８は、図１６に示すように、表示部カバー７７と、表示部カバー７７の内部に格納された基板７９を備えている。なお、各貯蔵室のレイアウトは代表的なものであって、このレイアウトに限定されるものではない。
【０２７４】
表示部７８を形成する基板７９には、垂直中心軸延長線上に、上から順に、運転モードすなわち節電運転中であることを報知する報知手段である報知ＬＥＤ８３、照度センサ８０、使用者が設定した状態を表示する操作表示部８２を照射する複数のＬＥＤ、および、設定温度調節や運転モード切換えを行なう複数個の操作スイッチ８２ａが配置されている。つまり、一枚の基板７９上に報知ＬＥＤ８３等の各要素が配置されている。
【０２７５】
また、本実施の形態の冷蔵庫２０には照度センサ８０の出力信号に応じて節電運転を冷蔵庫２０に行わせる制御手段５４（図１５〜図２０に図示せず）が、消費電力抑制手段として機能する。
【０２７６】
照度センサ８０としては、内部にフォトダイオードやフォトトランジスタの受光素子８４を内蔵した光センサを用いることで具体的に構成することができる。
【０２７７】
また、本実施の形態では、報知手段である報知ＬＥＤ８３は、節電運転となってからの所定の期間に使用者の認識度を優先した報知を行う第一報知手段と、当該所定の期間が経過した後に消費電力抑制を優先した報知を行う第二報知手段との双方を一つのＬＥＤで兼用している。具体的には、報知ＬＥＤ８３は、光の強さを変えることで第一報知手段と第二報知手段を実現しているが、それぞれを別に設けてもよい。
【０２７８】
また、表示部カバー７７上には節電機能を搭載した冷蔵庫であることを示すロゴマーク８１が設けられ、このロゴマーク８１は例えば「ＥＣＯ」といった文字やエコを連想する絵柄が使用される。これにより、近年使用者の認識が高まっているエコ活動を認識させるようなものにしている。このロゴマーク８１は報知ＬＥＤ８３の近傍に配置するのが望ましい。
【０２７９】
これにより、使用者がロゴマーク８１もしくは報知ＬＥＤ８３を見た時に視野内にロゴマーク８１および報知ＬＥＤ８３の両方が入るので、使用者は節電運転を体感的に認識することができる。
【０２８０】
更に、好ましくは報知ＬＥＤ８３と照度センサ８０の両方の近傍に配置することにより、使用者は節電運転中であることを確認しやすくなる。これにより、ロゴマーク８１と照度センサ８０、及び報知ＬＥＤ８３はそれぞれ隣接した位置関係となる。そのため、使用者がひとつのロゴマーク８１を見ただけで照度センサ８０と報知ＬＥＤ８３の双方が使用者の視野内に入るため、照度センサ８０等が消費電力抑制に関連するものであることを使用者が体感的に理解することができる。
【０２８１】
なお、本実施の形態では、第一報知手段と第二報知手段とが同じ報知ＬＥＤ８３で実現されているものとした。しかし、第一報知手段と第二報知手段とが別の部材からなる報知手段の場合には、少なくともどちらか一方の報知手段をロゴマーク８１の近傍に配置することで上記と同様の効果を奏することができる。
【０２８２】
本実施の形態では、上記理由からロゴマーク８１を報知ＬＥＤ８３と照度センサ８０との間に配置する。このロゴマーク８１一つによって、ロゴマーク８１上部に設置された報知ＬＥＤ８３が節電運転中を報知するためのＬＥＤであることを示すと共に、ロゴマーク８１下部に設置された照度センサ８０が節電運転に関連したセンサであることを示すことができる。なお、ロゴマーク８１の配置は、報知ＬＥＤ８３と照度センサ８０の近傍に位置すれば良く、本実施の形態に示した順列に限ったものではない。
【０２８３】
次に、図１７に示すように、基板７９は基板カバー８９にある複数の基板カバー爪部８９ａで固定され、更に基板カバー８９は表示部カバー７７に密着して保持されている。基板カバー８９の複数のサイド壁面８９ｂは、報知ＬＥＤ８３、照度センサ８０、操作表示部８２のそれぞれの表示部カバー７７までの上方を、規制するように囲っている。すなわち、発光や受光に対して外乱光が進入しない構成としている。また、報知ＬＥＤ８３の発光光度を照度センサ８０が検知することを防止する役割も担う。
【０２８４】
また、報知ＬＥＤ８３が発光する部位の表示部カバー７７には、報知灯カバー８６が設けられている。この報知灯カバー８６は、本発明の目的の一つである低消費電力で使用者に節電運転中であることを報知する場合に、低消費電力で使用者に節電運転中であることを報知することを実現するために工夫されている。
【０２８５】
具体的には、報知灯カバー８６の面積よりも小さい光源が配置された場合、または、弱い光量で照射された場合であっても、報知灯カバー８６全体に光が拡散するように、透過性の高い透明の材質ではなく、なし地加工や、白濁加工、波型加工といったすりガラス形状の樹脂で形成されている。報知灯カバー８６は、このような透明度の低い樹脂を用いていることで弱い光であっても拡散して、明るすぎない光量で消費者に節電運転を知らせることができる。これにより、使用者は体感的に節電運転中であることを確認できると共に、報知に必要な消費電力を抑制することができる。
【０２８６】
また、照度検出手段である照度センサ８０が受光する部位の表示部カバー７７には、受光部カバー８７が設けられている。更に、操作表示部８２が発光する部位の表示部カバー７７には、表示カバー透明部が設けられている。
【０２８７】
また、基板７９の、照度センサ８０が実装されている部分の周辺の表面には、可視光を吸収する反射防止部８５が配置されている。
【０２８８】
更に、図１８に示すように、照度センサ８０のピーク感度が得られる波長と、報知ＬＥＤ８３のピーク発光光度が得られる波長が一致しないように照度センサ８０および、報知ＬＥＤ８３の少なくとも一方が調整されている。これにより、報知ＬＥＤ８３の発光を照度センサ８０が検知することが抑制される。
【０２８９】
本実施の形態では、照度センサ８０のピーク感度を冷蔵庫の設置環境であるキッチンに備えられた蛍光灯を想定して約５８０ｎｍとし、この照度センサ８０のピーク感度に対し、少なくとも上下において少なくとも５０ｎｍ以上は離れるピーク光度となるように報知ＬＥＤ８３が調整されている。
【０２９０】
これは、本来であれば１００ｎｍ以上のピーク差を設け、図１８における照度センサ８０の相対感度と報知ＬＥＤ８３の相対光度とが交差するポイントをそれぞれ０．５以下とすることが望ましい。しかし、本実施の形態では、上述したように、サイド壁面８９ｂによって報知ＬＥＤ８３の照度センサ８０への干渉を防止しているため、５０ｎｍ以上離れたピーク光度により、報知ＬＥＤ８３の光を照度センサ８０が受光し反応することを防ぐことが可能である。
【０２９１】
具体的には、報知ＬＥＤ８３のピーク光度は、照度センサ８０のピーク感度から８０ｎｍ離れている５００ｎｍの緑色波長とした。
【０２９２】
なお、サイド壁面８９ｂの遮光性を充分に確保することで、このピーク差を更に小さくすることができ、報知ＬＥＤ８３の色調を自由に選定することが可能である。
【０２９３】
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。
【０２９４】
まず、冷蔵庫本体２１の前面に取り付けられた表示部カバー７７に、日射や室内照明機器からの照射があると、受光部カバー８７を透過した可視光を照度センサ８０が受光する。照度センサ８０の外周には、サイド壁面８９ｂが、照度センサ８０内部の受光素子８４の位置よりも基板７９側に伸びている。これにより、サイド壁面８９ｂは、受光部カバー８７以外からの可視光の進入を防止している。
【０２９５】
更に、表示部カバー７７は可視光の透過率の非常に低い材料で構成されているので、受光部カバー８７周辺からの光の進入も防いでいる。表示部カバー７７の具体材料としては、ハーフミラー構成やスモーク調素材など用いればよい。図１７では表示部カバー７７と受光部カバー８７とを別部品で構成しているが、表示部カバー７７の一部の透過性を高くして、その部分を受光面としても構わない。
【０２９６】
また、基板７９の、照度センサ８０が実装されている部分の周辺には、反射防止部８５が設けられているので、受光エリア空間での乱反射や、サイド壁面８９ｂと基板７９との隙間からの光の進入を吸収することになる。反射防止部８５としては、可視光波長を吸収する黒色インクをシルク印刷すれば容易に構成できる。
【０２９７】
そして、このように検知した照度レベルは、冷蔵庫本体２１の制御手段５４に入力され、予め決定された規定値よりも小さければ、夜間あるいは人の活動がないと判断し、冷蔵庫冷却運転の性能を少し落とした節電運転に切換える。
【０２９８】
このとき報知ＬＥＤ８３を点灯や点滅をさせて、報知灯カバー８６を通して節電運転の状態を使用者に報知する。報知ＬＥＤ８３による報知は自動的に行われるものであるが、スイッチの操作などで使用者が確認したいときのみ報知する仕様としてもよい。
【０２９９】
節電運転中は使用者が就寝中の夜間が多いので、報知ＬＥＤ８３を最小限の光量で発光させたり、報知灯カバー８６で減光するなどを行なうのが好ましい。具体的な報知シーケンスを図１９および図２０を用いて以下に説明する。
【０３００】
図１９（ａ）に示すように、節電運転に切り替えた直後（Ｔ１）には制御信号をＨｉｇｈ状態に固定し、第一報知手段として報知ＬＥＤ８３を通常の光度で点灯させる。このため、節電運転に切り替わったことを使用者は認識し易い。その後、所定の時間が経過すると（Ｔ２）、第二報知手段として報知ＬＥＤ８３をパルス制御し発光光度を抑制する。
【０３０１】
本実施の形態では、この時、第一報知手段として報知ＬＥＤ８３を通常の光度で点灯させるときに比べて１／３の光度に抑制し、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの時間は、例えば５分間とする。
【０３０２】
これにより、使用者に節電運転中であることを認識させると共に、報知ＬＥＤ８３による電力消費を抑制することができる。このとき、報知ＬＥＤ８３の発光光度の推移は図１９（ｂ）に示すようになる。
【０３０３】
または、図２０（ａ）に示すように、Ｔ２経過後の報知ＬＥＤ８３の制御信号のパルス幅を変動させ、発光光度を図２０（ｂ）に示すように正弦波状に推移させる。このような明滅動作すなわち点滅による報知は、報知ＬＥＤ８３の電力消費を抑制することができると共に、使用者に省エネルギーの印象を強調することができる。そのため、第二報知手段として用いる場合に消費電力をより低減することが可能となる。
【０３０４】
このように、第一報知手段と第二報知手段とは、報知ＬＥＤ８３に対する異なる制御により実現される。
【０３０５】
なお、Ｔ２経過後の報知ＬＥＤ８３の発光制御は上述したものに限らず、消費電力の抑制が可能であれば如何なるパターンでもよい。また、パルスのデューティーを変更することで、発光光度を自由に設定すればよい。
【０３０６】
また、発光パターンは２種類に限らず、使用者の理解度を高めるために必要な種類を設ければよい。
【０３０７】
また、例えば人感センサのようなものを搭載した場合には使用者が冷蔵庫本体２１の周囲にいるときのみ報知ＬＥＤ８３で第一報知手段として報知し、使用者が冷蔵庫本体２１から離れたと判断したときには第２報知手段として消灯してもよい。
【０３０８】
また、人感センサを用いない場合、例えば、使用者が操作表示部８２に備えられた操作スイッチを最後に操作した時から一定時間後、もしくは扉開閉があった場合から一定時間後には使用者が冷蔵庫本体２１の周囲にいないと判断し第二報知手段の機能として消灯する、または、第一報知手段よりも暗くする制御を行ってもよい。
【０３０９】
以上のように、本実施の形態においては、冷蔵庫本体２１の周囲照度を検知する照度センサ８０の検知状態により節電運転を開始する。更に、報知ＬＥＤ８３によって節電運転となってからの所定の期間は第一報知手段として使用者の認識度を優先した報知を行い、当該所定の期間の経過後は第二報知手段として第一報知手段の光量よりも少ない光量で消費電力抑制を優先した報知を行う。これにより、使用者は節電運転中であることを確認できると共に、冷蔵庫本体２１としては報知に必要な消費電力を抑制することができ、近年の省エネルギー意識の高い使用者に対し、節電運転による満足感を更に与えることができる。
【０３１０】
また、節電機能を搭載した冷蔵庫２０であることを表示するロゴマーク８１を照度センサ８０と報知ＬＥＤ８３との間に配置する。これにより、このロゴマーク８１と照度センサ８０、及び報知ＬＥＤ８３はそれぞれ隣接した位置関係となる。そのため、ひとつのロゴマーク８１だけで照度センサ８０と報知ＬＥＤ８３の双方が節電機能に関連するものであることを使用者は視覚的に理解することができる。更に照度センサ８０が節電に関連する重要な部位であるため、張り紙などによって受光部を塞いではならないことを啓蒙することができる。
【０３１１】
また、照度センサ８０のピーク感度波長と報知ＬＥＤ８３のピーク発光波長とを異なる波長とする。例えば、照度センサ８０のピーク感度波長を家庭のキッチンに備えられた蛍光灯を想定して約５８０ｎｍとし、このピーク感度波長から５０ｎｍ以上離れた５００ｎｍの緑色波長をピーク発光波長とする。これにより、報知ＬＥＤ８３の光を照度センサ８０が受光し、反応することを防ぐことが可能となる。その結果、より精度が高い照度検知の下で節電運転を実現することができる。
【０３１２】
照度センサ８０は報知ＬＥＤ８３の発光光度と干渉することなく、冷蔵庫２０の周囲の雰囲気の照度のみを検知し、特に節電運転を開始する閾値付近の照度検知の精度も向上するため、節電運転の誤作動を防止することができる。
【０３１３】
更に、本実施の形態では、報知ＬＥＤ８３の光を照度センサ８０のピーク感度波長である５８０ｎｍから５０ｎｍ以上離れた波長の中でも５００ｎｍの緑色波長を備えている。これにより、森林や植物等の緑化によるＣＯ2削減のイメージからエコを連想する緑色で報知することができ、使用者の節電運転に対する認識を体感的に高めることができる。
【０３１４】
なお、このように報知ＬＥＤ８３を５００ｎｍの緑色波長で発光させることにより、以下の効果がある。緑色波長は、例えば赤色やオレンジ色といった高い波長と同じ光量で発光させた場合には人間の視覚的に暗く見える。そのため、緑色波長を用いる場合には赤色やオレンジ色の光等と比較するとより大きな光量で発光させないと明るく見えないため電力消費量が大きくなるという課題がある。しかしながら、本実施の形態では第二報知手段の場合に通常の光度で点灯させるときに比べて１／３の光度に抑制することで大幅に消費電力の低減を図ることができる。これにより、緑色によるエコの連想による使用者への節電運転の訴求効果を維持した上で、省エネルギーでの報知手段を実現することができる。
【０３１５】
また、照度センサ８０と報知ＬＥＤ８３との間に光を遮断するサイド壁面８９ｂを備えたので、報知ＬＥＤ８３の発光光度を照度センサ８０が検知することを防止し、照度センサ８０は冷蔵庫雰囲気の照度のみを検知する。そのため、照度センサ８０のピーク感度波長と報知ＬＥＤ８３のピーク発光波長との差をある程度まで近づけることが可能となり、報知ＬＥＤ８３の色調を自由に設定できるようになる。
【０３１６】
また、表示部７８の中で使用者が操作スイッチ８２ａを操作した場合に、操作表示部８２を照射する複数のＬＥＤが常時点灯するような場合には、同様に照度センサ８０のピーク感度波長から５０ｎｍ以上ずらした方が好ましい。しかし、操作表示部８２を照射するＬＥＤは常時点灯ではなく、使用者が操作した場合にのみ点灯するような場合には、使用者の操作頻度は２４時間の中でも極めて短時間であるので、波長については特に限定せず、自由に設定することが可能である。
【０３１７】
（実施の形態５）
実施の形態５として、圧縮機２８に特徴を有する冷蔵庫２０について説明する。
【０３１８】
なお、後述する実施の形態６〜８における冷蔵庫２０も、それぞれ圧縮機２８に特徴を有している。
【０３１９】
まず、実施の形態５〜８に関連する複数の冷蔵庫の発明について説明する。
【０３２０】
第１の発明は、断熱箱体に備えられた複数の貯蔵室と、圧縮機と凝縮器と減圧器と蒸発器とを順に備えて一連の冷媒流路を形成した冷凍サイクルと、前記冷凍サイクルの運転を制御する制御手段とを有し、前記圧縮機は商用電源の回転数より低い回転数を含めた複数の回転数で運転されるインバータの電動機とし、前記制御手段は、前記照度センサによって検知された照度が予め設定された規定値以下であった場合には電動要素を商用電源の回転数より低い回転数で運転する省エネルギーモードとするとともに外気温が２５℃前後で扉開閉がない場合の通常冷却時においても電動要素を商用電源の回転数より低い回転数で運転する通常冷却モードとし、扉開閉や暖気の侵入等により高負荷がかかる高負荷冷却モードの場合にのみ電動要素を商用電源の回転数以上の回転数で運転する高負荷冷却モードとなるように制御される冷蔵庫。
【０３２１】
この構成によれば、圧縮機は節電運転である省エネルギーモードに加えて、通常運転時においても商用電源の回転数より低い回転数で運転することでさらに節電を実現するとともに、高負荷がかかった場合にのみ電動要素を商用電源の回転数以上の回転数で運転する高負荷冷却モードとなるように制御する。このように、冷蔵庫の年間使用時において８０％以上となる通常冷却時と省エネルギーモードに焦点を絞って低回転で圧縮機を回転させることで、冷蔵庫実機においてに大幅な節電を図ることができ、より省エネルギーを実現した冷蔵庫を提供することができる。
【０３２２】
第２の発明は、断熱箱体に備えられた複数の貯蔵室と、圧縮機と凝縮器と減圧器と蒸発器とを順に備えて一連の冷媒流路を形成した冷凍サイクルと、前記冷凍サイクルの運転を制御する制御手段とを有し、前記圧縮機は密閉容器内に、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、前記圧縮要素は圧縮室と前記圧縮室内で往復動するピストンを備えた往復動型であるとともに商用電源の回転数より低い回転数を含めた複数の回転数で運転されるインバータの電動機とし、前記制御手段は、前記照度センサによって検知された照度が予め設定された規定値以下であった場合には電動要素を商用電源の回転数より低い回転数で運転する省エネルギーモードとするとともに外気温が２５℃前後で扉開閉がない場合の通常冷却時においても電動要素を商用電源の回転数より低い回転数で運転することが可能となる程度まで前記圧縮室内でピストンが往復動することによって圧縮動作が行われる空間である気筒容積を大きくした冷蔵庫。
【０３２３】
この構成に係る発明では圧縮機の気筒容積に着眼点を置いたものである。具体的には、当該圧縮機は、インバータ方式による省エネルギーを図った上で、節電運転である省エネルギーモードでの運転を行うことに加え、大きな気筒容積が採用されている。これにより、省エネルギーモードでの節電運転と高負荷冷却モードでの高能力の冷却とを両立することができる。
【０３２４】
よって、圧縮機は節電運転である省エネルギーモードに加えて、通常運転時においても商用電源の回転数より低い回転数となるような気筒容積にすることで、さらに節電を実現するとともに、高負荷がかかった場合には比較的大きな気筒容積でかつ電動要素を商用電源の回転数以上の回転数で運転する高負荷冷却モードとなるように制御することで高負荷冷却を行うことができる。そのため、迅速に高負荷冷却モードから通常冷却モードへ復帰させることができる。このように、冷蔵庫の年間使用時において８０％以上となる通常冷却時と省エネルギーモードに焦点を絞って低回転で圧縮機を回転させることで、冷蔵庫実機においてに大幅な節電を図ることができ、より省エネルギーを実現した冷蔵庫を提供することができる。
【０３２５】
第３の発明は、圧縮機の回転数は、商用電源の回転数よりも低い回転数Ａを含んであらかじめ設定された３種類以上の回転数で運転するとともに、前記回転数Ａの省エネルギーモードで運転されている状態において照度センサによって規定値以上を検知した場合には、前記回転数Ａよりも高回転の回転数でかつ前記回転数Ａとの回転数の差が最も小さい回転数で運転する冷蔵庫。
【０３２６】
この構成によれば、照度センサによって高い照度を検知した場合、すなわち冷蔵庫の使用者の活動時間であることを検知した場合には、実際に冷蔵庫の開閉によって負荷がかかる場合を想定した上で、その高負荷に対応する準備段階として、ひとまずは緩やかに回転数を上昇させることで必要以上の負荷を掛けることを防止し省エネルギーを実現するとともに、実際に扉開閉等の高負荷がかかった場合でも速やかに高い回転数で運転する高負荷モードに移行することができる。これにより、省エネルギーを実現した上で、冷蔵庫の高負荷モードに圧縮機の信頼性を向上させた状態で対応することができ、省エネルギーモードでの節電運転と高負荷冷却モードでの高能力の冷却とを両立することができる。
【０３２７】
第４の発明は、複数の貯蔵室の合計である冷蔵庫の貯蔵室容積が５５０〜６００Ｌであるとともに、圧縮機の気筒容積が１１．５〜１２．５ｃｃである冷蔵庫。
【０３２８】
この構成によれば、家庭用冷蔵庫の実機使用においてもより最適な気筒容積を備えた圧縮機を実現することができ、冷蔵庫の年間使用時において８０％以上となる通常冷却時と省エネルギーモードに焦点を絞って低回転で圧縮機を回転させることで冷蔵庫実機においてに大幅な節電を図ることができる。つまり、より省エネルギーを実現した冷蔵庫を提供することができる。
【０３２９】
第５の発明は、断熱箱体に設けられた機械室に備えられるとともに上記記載のいずれかの冷蔵庫に搭載する圧縮機である。
【０３３０】
これによって、省エネルギーモードでの節電運転と高負荷冷却モードでの請う能力の冷却とを両立することができる圧縮機を提供することが可能となる。また、省エネルギー化を冷蔵庫において行う際の主要なデバイスとして本発明の圧縮機を搭載することで、冷蔵庫実機においてに大幅な節電を図ることができ、より省エネルギーを実現した冷蔵庫を提供することができる。
【０３３１】
第６の発明は、断熱箱体と、前記断熱箱体に配設され、圧縮機と凝縮器と減圧器と蒸発器とを順に備えて一連の冷媒流路を形成した冷凍サイクルと、前記冷凍サイクルの運転を制御する制御手段とを有した冷蔵庫に備えられる圧縮機であって、前記圧縮機は、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、前記圧縮要素は圧縮室と前記圧縮室内で往復動するピストンを備えた往復動型であり、前記電動要素は商用電源の回転数より低い回転数を含めた複数の回転数で運転されるインバータの電動機を備え、前記制御手段は前記電動要素を商用電源の回転数より低い回転数で運転する節電運転と、前記電動要素を商用電源の回転数以上の回転数で運転する高負荷冷却運転と両方を実現するように制御を行うとともに、前記圧縮室内でピストンが往復動することによって圧縮動作が行われる気筒容積を形成する際に、圧縮動作の際に前記ピストンが往復動する距離であるストロークよりも前記ピストンの直径を大きくした冷蔵庫用の圧縮機。
【０３３２】
この構成に係る発明は、省エネルギーを実現するために、インバータ方式による省エネルギーを図った上で、節電運転である省エネルギーモードでの運転の場合には、大きな気筒容積を採用したことで可能となる低回転で運転させることで節電を行うことができる。更に、扉開閉または庫内温度の上昇に伴う高負荷が生じた場合には、気筒容積が大きいことにより、高回転での運転を短時間で行うことで高負荷に対応することが可能となる。このように、本構成にかかる発明は、冷蔵庫実機においてに大幅な節電を図る圧縮機を実現することができる。
【０３３３】
更に、この構成に係る発明は、上記のように大きな気筒容積を備えた圧縮機において、圧縮機の気筒容積を形成するピストンの直径とストロークとの相互関係に着眼点を置いたものである。具体的には、ストロークを長くすることで大きな気筒容積を形成するのではなく、ピストンの直径を大きくすることで大きな気筒容積を形成する。これにより、幅広い回転数で運転した場合でも高い信頼性を備えた圧縮機を実現することができる。その結果、省エネルギーモードでの節電運転と高負荷冷却モードでの高能力の冷却とを両立することができる。
【０３３４】
また、高負荷がかかった場合には比較的大きな気筒容積でかつ電動要素を商用電源の回転数以上の回転数で運転する高負荷冷却モードとなるように制御することで高負荷冷却を行うことができる。そのため、迅速に高負荷冷却モードから省エネルギーモードへ復帰させることができる。
【０３３５】
第７の発明は、制御手段によって、電動要素を商用電源の回転数より低い回転数で運転する省エネルギーモードでの運転に制御される場合に、前記商用電源の回転数の１／２以下の回転数で運転することが可能である冷蔵庫用の圧縮機。
【０３３６】
この構成によれば、より低回転での運転が可能となるので、冷蔵庫実機においてに大幅な節電を図ることができ、より省エネルギーを実現した冷蔵庫用の圧縮機を提供することができる。
【０３３７】
第８の発明は、外気温が２５℃前後で扉開閉がない場合の通常冷却時においても電動要素を商用電源の回転数より低い回転数で運転する省エネルギーモードでの運転で冷却を行うことができ、扉開閉や暖気の侵入等により高負荷がかかる高負荷冷却モードの場合にのみ電動要素を商用電源の回転数以上の回転数で運転する高負荷冷却モードとなるように制御される冷蔵庫用の圧縮機。
【０３３８】
これによって、一般的に冷蔵庫の年間使用時において８０％以上となる通常冷却時を低回転で圧縮機を回転させる省エネルギーモードで運転することができ、冷蔵庫実機においてに大幅な節電を図ることができる。その結果、より省エネルギーを実現した冷蔵庫用の圧縮機を提供することができる。
【０３３９】
第９の発明は、圧縮動作の際に前記ピストンが往復動する距離であるストロークＡと、ピストンの長さＢと、ピストンの直径Ｃとの関係がＡ≦Ｂ≦Ｃとなるように前記ピストンの直径を大きくする冷蔵庫用の圧縮機。
【０３４０】
この構成に係る発明は、大きな気筒容積を備えた圧縮機を用いる際に、圧縮機の気筒容積を形成するピストンの直径とストロークとの相互関係およびピストンの直径とピストンの長さとに着眼点を置いたものである。具体的には、ストロークを長くすることで大きな気筒容積を形成するのではなく、ピストンの直径を大きくすることで大きな気筒容積を形成し、かつピストンの長さをより低減することで往復動に伴う荷重をより低減することができる。そのため、幅広い回転数で運転した場合でも高い信頼性を備えた圧縮機を実現することができ、省エネルギーモードでの節電運転と高負荷冷却モードでの高能力の冷却とを両立することができる。
【０３４１】
第１０の発明は、圧縮動作の際に前記ピストンが往復動する方向は水平方向であるとともに、圧縮機の全高に対してピストンの直径を１９％以上３８％以下とした冷蔵庫用の圧縮機。
【０３４２】
この構成に係る発明は、圧縮機の全高を低くすることで庫内容量を大きくするような大容量の冷蔵庫に搭載する場合に、通常であればストロークを長くする方が圧縮機の全高を低減する観点においては簡単な構成であるにもかかわらず、あえてピストンの直径を大きくすることに焦点を絞ったものである。これにより、幅広い回転数で運転した場合を想定した場合であっても高い信頼性を備えた圧縮機を実現することができ、省エネルギーモードでの節電運転と高負荷冷却モードでの高能力の冷却とを両立することができる。
【０３４３】
第１１の発明は、圧縮要素は主軸部と偏芯部とを有したシャフトと、前記シャフトに備えられたクランクウエイトとを有し、前記圧縮要素の上下方向において前記ピストンの上端を通る水平線上および前記ピストンの上端を通る水平線上よりも下方側に前記クランクウエイトの少なくとも一部が位置する冷蔵庫用の圧縮機。
【０３４４】
この構成に係る発明は、圧縮機の全高を低くすることで庫内容量を大きくするような大容量の冷蔵庫に搭載する場合に、通常であればストロークを長くする方がピストンの大きさおよび重量を低減することでアンバランス量を低減することが可能であることにもかかわらず、あえてピストンの直径を大きくすることに焦点を絞ったものであり、かつ、ピストンのアンバランス量を低減するために、圧縮要素の全高を抑えた上で、できるだけピストンに近い部分にクランクウエイトを備えるように工夫するものである。その結果、より振動を低減するとともに、ピストンの往復動に伴うアンバランス量を低減することで摺動部における、局所的な押圧力が大きくなる現象である片当たり（Ｐａｒｔｉａｌ  Ｃｏｎｔａｃｔ）等を抑制し信頼性の高い大気筒容積の圧縮機を備えることが可能となる。
【０３４５】
第１２の発明は、密閉容器には弾性部材を介して弾性支持される圧縮要素と電動要素とからなる機械部を備えるとともに、前記弾性部材を保持する前記密閉容器側の保持部と前記弾性部材を支持する前記機械部側の支持部を備え、前記弾性部材は前記保持部と前記支持部の少なくともいずれかに対して遊嵌されている冷蔵庫用の圧縮機。
【０３４６】
この構成によれば、大きな気筒容積をピストンが大きくなることによって増加傾向となる振動を、より低減することができ、より騒音と振動とを低減した冷蔵庫用の圧縮機を提供することが可能となる。
【０３４７】
第１３の発明は、円筒形孔部は、ピストンが上死点近傍に位置するとき、テーパ部に隣接して前記ピストンの圧縮室側の上端部に対応する部位に形成され、内径寸法が軸方向に一定であるストレート部を有する圧縮機。
【０３４８】
この構成によれば、前記ピストンの傾斜方向が前記円筒形孔部の軸心に対して反転するタイミングが早くなり、圧縮行程の中期以降ではなく、ピストンの圧縮室側の端面に作用する圧縮荷重が小さい圧縮行程の初期に発生する。そのため、さらに反転前にテーパ部と摺動していなかった側のピストンの外周面がテーパ部に接触する荷重を低減することができ、ピストンの傾斜方向が円筒形孔部の軸心に対して反転してピストンの外周面がテーパ部に接触する際の接触を緩和することができる。その結果、さらに、高効率化と低騒音化を実現することができる。
【０３４９】
第１４の発明は、ピストンは、その軸心に対して鉛直方向上側または鉛直方向下側に重心が位置するように形成されている圧縮機。
【０３５０】
この構成によれば、ピストンの鉛直方向の上側と下側との重量を異なるものにすることで、鉛直方向の上下方向のアンバランスによって上下方向に動きしろを有することができる。その結果、ピストンの往復運動する際に安定した潤滑状態を形成し、摺動損失を低減することができる。
【０３５１】
以下、本発明の実施の形態５について、図面を参照しながら説明する。従来例または先に説明した実施の形態と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。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。
【０３５２】
なお、本発明の実施の形態５における冷蔵庫２０の正面図、断面図、操作基板の構成図、および、別形態の操作基板の構成図は、本発明の実施の形態１で説明した、図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ、および図２Ｂと同一である。
【０３５３】
また、本発明の実施の形態５における冷蔵庫２０が備える操作基板の断面図は、本発明の実施の形態１で説明した、図３と同一である。
【０３５４】
従って、冷蔵庫２０が備える冷蔵室２２および操作部２７等についての図示および説明は省略し、主として、本実施の形態における特徴的な構成要素である圧縮機２８について説明を行う。
【０３５５】
図２１Ａは、本発明の実施の形態５の冷蔵庫２０に搭載する圧縮機２８の断面図である。図２１Ｂは、実施の形態５における圧縮機２８の回転数と冷凍能力とを気筒容積毎にまとめた結果を示す図である。図２１Ｃは、回転数とメカロスを気筒容積毎にまとめた結果を示す図である。図２１Ｄは、気筒容積毎にまとめた冷凍能力とＣＯＰ（ＣＯＥＦＦＩＣＩＥＮＴ  ＯＦ  ＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥ）との関係を示す図である。図２２は、実施の形態５における、任意の１日に対する過去参照データを示す図である。
【０３５６】
冷蔵庫本体２１に備えられた圧縮機２８は、密閉容器１０３を備える。密閉容器１０３には、回転子１１１および固定子１１２とを含む電動要素１１０と、電動要素１１０によって駆動される圧縮要素１１３とが収納されている。圧縮要素１１３は、圧縮室１３４と圧縮室１３４内で往復動するピストン１３６とを備えている。圧縮要素１１３は、往復動型であり、電動要素１１０は、商用電源の回転数より低い回転数を含めた複数の回転数で運転されるインバータの電動機である。
【０３５７】
この図において、厚さ２ｍｍから４ｍｍの圧延鋼板を深絞り成形により形成してなるすり鉢状の下容器１０１と逆すり鉢状の上容器１０２とを係合し、係合部分を全周溶接接合して密閉容器１０３が形成される。密閉容器１０３の内部には、炭化水素のＲ６００ａからなる冷媒１０４と、底部にＲ６００ａと相溶性の大きい鉱油からなる冷凍機油１０５とが貯留されている。密閉容器１０３の下側には、脚１０６が固着されて弾性部材を介して、冷蔵庫２０に備えられている。
【０３５８】
下容器１０１の一部を構成するターミナル１１５は、密閉容器１０３の内外で電気（図示せず）を連絡するものであり、リード線を通して電動要素１１０に電気を供給する。
【０３５９】
次に、圧縮要素１１３の詳細を以下に説明する。
【０３６０】
シャフト１３０は、回転子１１１を圧入または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を有し、電動要素１１０の上方に形成されている。
【０３６１】
ピストン１３６は、圧縮室１３４に遊嵌（ｆｒｅｅｌｙ  ｆｉｔ）され、連結手段１３７でシャフト１３０の偏芯部１３２に連結される。この構成により、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、ピストン１３６が圧縮室１３４の空間を拡大および縮小することで密閉容器１０３内の冷媒１０４を圧縮し、冷凍サイクルへと吐出する。
【０３６２】
次に、電動要素１１０の詳細を以下に説明する。
【０３６３】
回転子１１１は、０．２ｍｍから０．５ｍｍの珪素鋼板を積み重ねた本体部と、本体部に設けた永久磁石とが一体に固着されている。
【０３６４】
そして、固定子１１２は、０．２ｍｍから０．５ｍｍの珪素鋼板を積み重ねた固定子鉄心１６１と、０．３ｍｍから１ｍｍの絶縁被覆を施した銅線である巻線１６２とからなる。固定子鉄心１６１は、所定間隔において突極部が円環状に形成されており、突極部に巻線１６２が巻かれている突極集中巻型である。各巻線間は、連絡線で一本に接続されている。
【０３６５】
以上のように構成された冷蔵庫２０について、以下その動作、作用を説明する。
【０３６６】
従来の冷蔵庫においては、昼夜を問わず決められた温度設定を満たす温度制御を行っていた。しかし、夜間、冷蔵庫周囲環境の温度が低下し、熱負荷が低下、また、食品を取り出したり、入れ替えたりするとき生じる熱負荷が極めて少なくなるので冷蔵庫の庫内温度はやや過冷気味の温度設定になる。また、従来あった光センサを使った省エネルギー手段も、『節電モード』などの記載のある専用ボタンにより機能を働かせなければ、省エネルギー効果は得られなかった。
【０３６７】
本発明は、専用ボタンを押すことなく、つまりオート機能で省エネルギーを図る。すなわち、冷蔵庫本体２１の前面に取り付けられた照度センサ３６によって、日射や室内照明機器の照射による冷蔵庫周辺の照度レベルを検知すると同時に、各貯蔵室の温度を検知し、規定温度以下に冷却されているか、又、過去の扉開閉状況を制御手段５４に入力し、予め決定された規定値よりも小さければ、夜間あるいは人の活動がないと判断し、自動的に冷蔵庫の冷却性能を少し落とした節電モードに切換える。そして、照度レベルが規定値よりも大きくなった場合には、通常モードに運転を戻す。ただし、屋外から瞬発的な発光、例えば、自動車などの照明による検知などは除外するため、ある程度継続した照度レベルが維持しないと節電モードは解除しない。
【０３６８】
さらに、過去の照度、扉開閉、庫内温度をある時間単位に区切り記憶手段５５に記憶し、それをパターン判別することにより冷蔵庫２０の運転を制御する。
【０３６９】
さらに節電運転に入った場合、報知手段３９、例えばＬＥＤの点灯を行うことにより、その状況を使用者にアピールする。
【０３７０】
このとき照度センサ３６の受光面、すなわち照度センサカバー４１が何かで遮られると、正確な照度検知が不可能になり、節電モードへの切換え、通常モードへの復帰ができなくなる。一般に遮光される要因としては、冷蔵室ドア２２ａ面に紙面等を貼り付けることが考えられる。しかしながら、本実施の形態においては貼り付ける可能性の非常に低い、操作基板２７ａの垂直軸上の上方に照度検知手段である照度センサ３６が設置されている。そのため、誤った照度検知を行なうことがなくなる。また、図示はしないが照度センサ近傍にその存在を記載することで使用者に注意を促すことにより、さらにその障害を防ぐことができる。
【０３７１】
次に、実施の形態５の冷蔵庫２０における節電運転についての制御について説明する。
【０３７２】
なお、実施の形態５の冷蔵庫２０における制御ブロックは、実施の形態１の冷蔵庫２０における制御ブロックと同一であるため、その図示は省略する。そこで、実施の形態１の冷蔵庫２０の制御ブロック図である、図４を参照しながら以下の説明を行う。
【０３７３】
実施の形態５の冷蔵庫２０は、冷蔵庫２０の周辺の外部環境である設置環境の変化を検知する検知手段として、照度を検知する照度検知手段である照度センサ３６、および、人感センサ４０を備えている。
【０３７４】
また、冷蔵庫２０の使用状況を検知する状態検知手段としてドアＳＷ５１、外気温度センサ５２、および、庫内温度センサ５３といった複数の検知手段であるセンサを搭載している。
【０３７５】
本実施の形態の冷蔵庫２０は照度センサ３６により、冷蔵庫２０の前面周囲の明暗を検出し、制御手段５４に出力し、さらに記憶手段５５にそのデータを記憶させる。同様に冷蔵室ドア２２ａやその他の扉の開閉状態を検知するドアＳＷ５１の出力信号から得られる扉開閉数および扉開閉時間も記憶手段５５に記憶させる。更に、冷蔵庫２０の外郭に備えられている外気温度センサ５２、および、各庫内温度を検知する庫内温度センサ５３で検知した温度データなども記憶手段５５に記憶させる。
【０３７６】
このデータを一定時間ごとに取り出し制御手段５４で運転パターンを設定し、圧縮機２８、冷却ファン３１、温度補償用ヒータ５６、各貯蔵室の温度設定を自動的に変更する。ここで、照度センサ３６により、５Ｌｘ未満であると検出し、その状態が一定時間経過し、更に所定の温度以下に冷却していれば、圧縮機２８の回転数抑制や過冷防止運転などの節電運転に自動的に入り、報知手段３９であるＬＥＤを一定時間点灯もしくは点滅させる。
【０３７７】
これらの動作の流れは、実施の形態１で説明した図７に示される制御フローと同一であるため、その図示および説明は省略する。
【０３７８】
また、実施の形態５における冷蔵庫２０は、実施の形態１における冷蔵庫２０と同じく、おやすみ制御、および、おでかけ制御を実行する。これら制御のフローは、図８および図９に示すフローと同一であるため、これらの図示および説明は省略する。
【０３７９】
更に、実施の形態５における冷蔵庫２０が、おやすみ制御、および、おでかけ制御を実行した場合の、温度挙動およびその効果も、実施の形態１において、図１０を用いて説明した通りである。そのため当該温度挙動および効果の図示および詳細な説明は省略する。
【０３８０】
なお、実施の形態５における冷蔵庫２０におけるおでかけ制御の一例を以下に簡単に説明する。制御手段５４は、記憶手段５５に蓄積された過去の同一曜日のデータを読み出して解析する。その解析の結果、例えば、図６に示すように、当該曜日の９時から１５時までを使用者の不在時間であると判断する。更に、制御手段５４は、当該曜日の９時に節電運転に移行し、１５時から所定の時間前に通常運転に切り替えるよう、圧縮機２８等の電気負荷部品を制御する。
【０３８１】
次に圧縮機２８の動作について説明する。
【０３８２】
圧縮機２８に通電がなされると、電動要素１１０の固定子１１２に電気が供給され、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。
【０３８３】
シャフト１３０の偏芯運動は、偏芯部１３２に連結された連結手段１３７によって往復運動に変換され、連結手段１３７の他端に連結されたピストン１３６の往復運動となり、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し吐出する容積を気筒容積と言い、気筒容積の大小で冷却する能力が変化する。
【０３８４】
具体的には、回転数を２０（ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎｓ  ｐｅｒ  ｓｅｃｏｎｄ）ｒｐｓ、２８ｒｐｓ、３５ｒｐｓ、４８ｒｐｓ、５８ｒｐｓ、および６７ｒｐｓという６段階の、複数のあらかじめ設定された回転数で運転している。また、この複数段階の回転数の中で、商用電源の回転数より大きいものは最大でも２つであり、半分以上が商用電源の回転数より小さい回転数である。
【０３８５】
このインバータ圧縮機である圧縮機２８を搭載した冷蔵庫２０において、節電運転では低回転運転を行う。この低回転運転における回転数は、一般的な商用電源の周波数である６０Ｈｚの１／２の回転数よりも低い回転数である２８ｒｐｓとした。また、一般的な商用電源の回転数の１／３である２０ｒｐｓでの運転も可能である。
【０３８６】
おやすみモードでは回転数を３０ｒｐｓとした。また、おやすみモードと同様に省エネルギーモードの一種であるが、おやすみ制御の場合と比較して高い照度が検知されているために、使用者の活動時間内と判断されたおでかけモードの場合には３５ｒｐｓとした。
【０３８７】
また、通常冷却モードである通常冷却時には３５ｒｐｓを中心とし、最大でも４８ｒｐｓとした。つまり、日本における商用電源の回転数よりも低い回転数とした。
【０３８８】
なお、日本における商用電源の回転数は５０ｒｐｓもしくは６０ｒｐｓであるが、本実施の形態では、より高い商用電源の回転数である６０ｒｐｓを、一般的な商用電源の回転数と想定している。
【０３８９】
そして、扉開閉等による急激な温度上昇によって高負荷がかかった場合にのみ、６０ｒｐｓ以上の回転数が採用される。
【０３９０】
本実施の形態では、このインバータ圧縮機である圧縮機２８を搭載した冷蔵庫２０において、上記のような省エネルギーモードであるおやすみモードでは主な回転数を３０ｒｐｓとし、同様に省エネルギーモードであるがおやすみ制御の場合と比較して高い照度が検知されているために、使用者の活動時間内と判断されたおでかけモードの場合には主な回転数を３５ｒｐｓとした。
【０３９１】
上記のように、圧縮機２８は、節電運転である省エネルギーモードに加えて、通常運転時の通常冷却モードにおいても商用電源の回転数より低い回転数で運転することでさらに節電を実現するとともに、高負荷がかかった場合にのみ電動要素１１０を商用電源の回転数以上の回転数で運転する高負荷冷却モードとなるように制御する。これにより、冷蔵庫２０の年間使用時において８０％以上となる通常冷却時と省エネルギーモードに焦点を絞って低回転で圧縮機２８を回転させることで冷蔵庫２０においてに大幅な節電を図ることができ、より省エネルギーを実現した冷蔵庫２０を提供することができる。
【０３９２】
また、これらの使用者の冷蔵庫２０の使用頻度が低下すると予想される省エネルギーモードで運転している場合において、圧縮機２８は、商用電源の回転数よりも低い回転数Ａを含んであらかじめ設定された３種類以上の回転数のいずれかで運転する。また、圧縮機２８が、前記回転数Ａの省エネルギーモードで運転されている状態において照度センサ３６によって規定値以上を検知した場合には、そのときに運転している回転数Ａよりも高回転の回転数でかつ回転数Ａとの回転数の差が最も小さい回転数Ｂで運転する。
【０３９３】
これは、例えばおやすみモードとして３０ｒｐｓ（回転数Ａ）で圧縮機運転している場合に、仮に周囲の照度が上がって照度センサ３６において規定以上の高い照度を検知した場合であっても、急に回転数をあげるのではなく、３０ｒｐｓ（回転数Ａ）よりも高回転の回転数でかつ３０ｒｐｓ（回転数Ａ）との回転数の差が最も小さい３５ｒｐｓ（回転数Ｂ）で運転するといった制御である。
【０３９４】
この制御により、照度センサ３６によって高い照度を検知し、すなわち冷蔵庫２０の使用者の活動時間であることを検知した場合には、実際に冷蔵庫２０の扉の開閉によって負荷がかかる場合を想定した上で、その高負荷に対応する準備段階として、ひとまずは緩やかに回転数を上昇させることで必要以上の負荷を掛けることを防止し省エネルギーを実現する。更に、実際に扉の開閉等の高負荷がかかった場合でも速やかに高い回転数で運転する高負荷モードに移行することができるので、省エネルギーを実現した上で、冷蔵庫の高負荷モードに圧縮機の信頼性を向上させた状態で対応することができる。つまり、省エネルギーモードでの節電運転と高負荷冷却モードでの高能力の冷却とを両立することができる。
【０３９５】
制御手段５４は、前記照度センサ３６によって検知された照度が予め設定された規定値以下であった場合には電動要素１１０を商用電源の回転数より低い回転数で運転する省エネルギー運転である省エネルギーモードとするとともに外気温が２５℃の近傍であって、かつ、扉開閉がない場合の通常冷却時においても電動要素１１０を商用電源の回転数より低い回転数で運転することが可能となる程度まで前記圧縮室１３４内でピストン１３６が往復動することによって圧縮動作が行われる空間である気筒容積を大きくした。このように、省エネルギーモードと高負荷モードとの両立を図るために本発明者らが重要な着眼点と考えた気筒容積は、冷蔵庫２０としての最適な気筒容積となるように詳細に設計する必要がある。
【０３９６】
この外気温が２５℃の近傍であって、かつ、扉開閉がない場合の通常冷却時とは、冷蔵庫２０の測定条件としては、例えば恒温室といった一定の温度を保つ密閉空間で測定する場合に、２５℃±２℃の範囲で冷蔵庫２０の周囲温度である外気温を保持したような状態を指す。
【０３９７】
この冷蔵庫２０に搭載する圧縮機２８の気筒容積に対する考え方について次に説明を行う。
【０３９８】
結論から記載すると、インバータ冷蔵庫に搭載される圧縮機２８が、インバータ駆動式密閉型圧縮機であって、かつ、その気筒容積が、Ｒ６００ａでは１１．５ｃｃ〜１２．５ｃｃであり、または、Ｒ１３４ａ冷媒であれば７ｃｃ〜７．９ｃｃが最適な気筒容積となる。
【０３９９】
これは、圧縮機の損失が主にモータ効率、摺動損失に代表される機械効率、圧縮効率で決定され、気筒容積と運転条件によって大きく変化するからである。例えば図２１Ｂに示すように気筒容積を大きくすると同一冷凍能力下で運転する場合には、例えば１０ｃｃから１２ｃｃ、１５ｃｃといった高気筒容積化に伴いＡからＢそしてＣへ移行することによって回転数の大幅な低下が図られる。
【０４００】
これによって、図２１Ｃに示したように摺動損失もＡからＢそしてＣへと移行する。しかし、この際、回転数の低減に伴って一端ＡからＢへは摺動損失が低下するが、ＢからＣ移行する際は逆に気筒容積の増大によって大きくなることから、摺動面積が増大し摺動損失が増大する傾向となる。従って、摺動損失だけを一例にとっても気筒容積を上げ過ぎると摺動ロスの影響が勝るため一概に高気筒容積化すればよいわけで無いことが判る。
【０４０１】
これは、圧縮機は、主にモータ効率と摺動部等に影響されるメカロスと圧縮および吸入特性の体積効率とに支配されており、それぞれのロス特性は、図２１Ｃに示したような特性で表すことができる。また、回転数と冷凍能力を各気筒容積毎でまとめた結果を図２１Ｄに示す。図２１Ｄは、気筒容積毎にまとめた冷凍能力とＣＯＰとの関係である。
【０４０２】
図２１Ｂで示したように気筒容積を上昇すれば回転数を大幅に低減することができるので、図２１Ｃで示したモータ効率や摺動ロスは、図２１ＣのＡとＢとの比較となり、実質、高気筒容積化によるロスが減る。但し、気筒容積を上げ過ぎると摺動ロスの影響が勝るため一概に高気筒容積すればよいわけで無いことが判る。
【０４０３】
一方、冷蔵庫実機の運転状態下では、圧縮機の気筒容積が、貯蔵室が５５０Ｌ〜６００Ｌの冷蔵庫において消費電力に最も影響を及ぼすことが近年明確となっており、図２１Ｄに示すようなＢの領域（図２１Ｄにおける“主な使用領域”）の効率向上を行うことによって消費電力の低減効果を最大化することが判る。
【０４０４】
以上のことから、我々の発明は本使用領域に着目して各損失と効率との関係をまとめると、圧縮機の気筒容積として、Ｒ６００ａでは１１．５ｃｃ〜１２．５ｃｃ、Ｒ１３４ａでは７ｃｃ〜７．９ｃｃ程度に適切な値があることを見出した。
【０４０５】
また、このような冷蔵庫の貯蔵室の大容量化を行う場合に、最も重要な事項の一つに圧縮機の小型化がある。すなわち外殻が小型であり、かつ気筒容積が大容量であることが望ましい。
【０４０６】
例えばＲ６００ａ冷媒を用いる冷却システムにおいて、１２ｃｃ程度の大きな気筒容積の圧縮機では、ピストンの径と行程（ストローク）が大きい為に圧縮機自体の大きさが大きくなる。その結果、場所を取らないスリムな冷蔵庫への搭載を行うと冷蔵庫の容積効率が悪くなるために搭載が困難であった。
【０４０７】
しかし、冷蔵庫に搭載された圧縮機の外殻寸法で、幅Ｗ（ｍｍ），奥域Ｄ（ｍｍ），高さＨ（ｍｍ）の積を外殻容積Ｖ（ｍｍ＾３）とし、圧縮機の圧縮要素のピストン断面積と行程との積で決定する気筒容積をＫ（ｍｍ＾３）とした場合を想定する。この場合、Ｖ／Ｋが３８０以下、またはＨ／Ｋが０．０１２以下にある超小型圧縮機では、例えば従来困難であった５５０Ｌ以上のクラスにも関わらず冷蔵庫の外殻寸法が幅９００ｍｍ、奥行７３０ｍｍ、高さ１８００ｍｍ等のスリムな冷蔵庫への搭載が可能であり、これにより、容積効率（実内容量Ｌ／外殻寸法容積）の良い冷蔵庫の実現が図れる。
【０４０８】
また、別の観点としては、気筒容積に対する圧縮機の重量も重要である。これは、例えば本実施の形態の冷蔵庫２０のように冷蔵庫本体の上部側に圧縮機を備えたようなトップユニット形の冷蔵庫においては、圧縮機の重量が重いと、転倒の可能性が生じることや、冷蔵庫本体の強度をより強くするための補強設計が必要となる。そのため、安全性や省資源の観点で考えるとより重量の軽い圧縮機を搭載ことが望ましい。
【０４０９】
例えば、本実施の形態の冷蔵庫２０に搭載された圧縮機２８の重量をＧとし、圧縮機２８の圧縮要素１１３のピストン断面積と行程との積で決定する気筒容積をＫとしたとき、Ｇ／Ｋが０．０００６以下にある超軽量密閉型圧縮機を圧縮機２８として採用することで、５５０Ｌクラスの冷蔵庫２０においても劇的に軽量化を図れることが出来、材料費や運搬コストを低減する効果が得られる。
【０４１０】
また、このように高気筒容積もしくは重量低減を図った圧縮機においては、温度対策すなわち圧縮機の温度上昇を抑えることが必須課題となってくる。
【０４１１】
特に高気筒容積になるほど吐出ガス温度が高温となりオイル劣化或いはバルブ着座部のオイル皮膜がなくなって欠けを生じたりする可能性がある。
【０４１２】
本実施の形態では、この温度対策として電動要素１１０のモータの固定子１１２の巻数比を工夫することでモータ温度の上昇を抑えることで圧縮機２８の温度上昇を抑制した。
【０４１３】
本実施の形態の圧縮機２８は、１０ｃｃ以上のレシプロ圧縮機であって、パワー素子部を有し、商用電源周波数未満の回転数を含む運転周波数で電動要素１１０を駆動するインバータ駆動回路を備え、電動要素１１０は永久磁石を埋め込んだ回転子１１１と、コアに設けたティース部に巻き線を集中巻きした集中巻き型の固定子１１２とを有する。また、固定子１１２のティース部に巻回した巻線のＵ相とＶ相とＷ相との各相それぞれの長さをＬ（ｍ）とし、線径をＤ（ｍｍ）としたとき、Ｌ／Ｄが２５０以下である。
【０４１４】
このように、線径と長さの関係比Ｌ／Ｄが２５０以下にすることによりジュール熱損の低減によって１０ｃｃ以上での吐出ガス温度の増大によるオイル劣化によるスラッジの生成やバルブ着座部の皮膜不良による欠けと言った不良の可能性を抑制することができ、信頼性の高い圧縮機２８を提供することが可能となる。
【０４１５】
また、本実施の形態の圧縮機２８は気筒容積を大きくすることで、節電運転である省エネルギーモードと省エネルギーモードを解除して迅速な冷却を行う高負荷モードとを両立させるものであるが、特に高負荷モードに入った際には騒音の増大が懸念される。
【０４１６】
そういった騒音対策の一つとして圧縮機２８にピエゾ素子等の圧電素子を備えるのも有効な騒音低減手段である。これは圧縮要素１１３の密閉容器１０３に固定されたピエゾ素子に電圧を印加させて振動させる制御機構を備えることで、ピエゾ素子の電圧を印加すると伸縮する特性を生かして、微振動を密閉容器１０３に発生させる。これにより、消したい周波数の音の周波数の逆位相の振動を発生させることができるので、密閉容器１０３からの振動を制振することが可能となる。
【０４１７】
これにより、密閉容器１０３から発生した放射音や振動を抑制することができるので低騒音、低振動化することができる。
【０４１８】
さらに、圧縮要素１１３の密閉容器１０３に固定されたピエゾ素子等の圧電素子のひずみを電力に変換する変換機構を備えると、ピエゾ素子等の圧電素子は振動やひずみを受けると帯電したりする。そのため、その特性を用い、密閉容器１０３に取り付けられたピエゾ素子が圧縮機２８の運転中の振動を受けると電力に変換することが可能となる。つまり振動エネルギーを他のエネルギーへと変換することにより、密閉容器１０３からの振動を抑制することができるので音・振動を低減することができる。
【０４１９】
また、ピエゾ素子等の圧電素子のひずみ変換の別の形態として、圧縮要素１１３の密閉容器１０３に固定されたピエゾ素子等の圧電素子のひずみを電力に変換する変換機構を備えるものであってもよい。これによると、変換された電力を冷蔵庫の表示パネルや制御の電力に活用することによって、更なる省エネルギーを図ることが可能となり、更なる節電を実現することができる。
【０４２０】
このように、ピエゾ素子等の圧電素子を密閉容器１０３に取り付ける場合には、振動エネルギーの最も大きいシェル部、特に上容器１０２の上端部は変異量も大きくピエゾ素子を積極的に振動せしめるのでより電気エネルギーを保有することが可能となり、より省エネルギーが図れることが可能となる。
【０４２１】
さらに、ピエゾ素子は繊維状で形成されている場合には、繊維状に形成したペルチェ素子を密閉容器１０３に貼り付けるだけではなく、鋼板に含有させる或いはプロテクターカバー等の圧縮機２８の樹脂材料や冷蔵庫２０の樹脂材料等に含有させる。これにより、振動を吸収し電気エネルギーに変換し、そのエネルギーを他の電力供給へと供給する供給手段を用いることにより省エネルギーを図ることができる。
【０４２２】
また、本実施の形態においては、家庭の使用パターンを判別することにより、扉開閉が少ない、食品投入が少ない、不在、外出、就寝などを予測し、そのときには、自動的に少なくとも電気負荷部品の動作を抑制または停止し、使用者に手間をかけず省エネルギーを実現でき、また、ＬＥＤなどの報知手段３９によりお客様に視認さえることができるので省エネルギー性をアピールすることができる。
【０４２３】
また、本実施の形態では、検知手段を照度センサ３６とすることにより生活者の生活パターンを、照度センサ３６により検知する照度の変化で予測する。例えば、照度検出値が極めて小さい値、例えば５Ｌｘ未満が一定時間以上継続するなら就寝したと推定され、この後、冷蔵庫の使用する頻度が極めて少ないと予測されるので、圧縮機２８の回転数のＵＰの抑制、および、庫内温度設定の変更により節電運転に移行する。その後、照度が低い状態が続く間、次の扉開閉が行われるまで節電運転を行うことにより省エネルギーが図られる。
【０４２４】
また、本実施の形態で、検知手段を人感センサとすることにより人間から発する赤外線のエネルギー量の変化を検知することで冷蔵庫２０の周辺の人の動くのがわかる。そのため、不在や就寝など、人間が一定時間、冷蔵庫２０の近傍にいないと判定できれば、深夜日中問わず圧縮機２８の回転数ＵＰの抑制、および、庫内温度設定の変更により節電運転に移行する。その後、照度が低い状態が続く間、次の扉開閉が行われるまで節電運転を行うことにより省エネルギーが図られる。
【０４２５】
なお、本実施の形態では、検知手段は、照度センサ３６としたが時刻を正確に刻む標準電波の受信装置でもかまわない。この場合、日時が自動的に正確に把握できるので季節ごとに合わせた温調設定ができ、また冬等の低湿時には、温度補償用ヒータなどの入力を低減できるので、更に省エネルギーができる。
【０４２６】
なお、本実施の形態では冷蔵庫２０の周辺環境を検知するセンサとして例えば照度センサ３６で検知した照度によって節電運転への切替えるものとした。しかし、例えば照度センサ３６に代表されるような冷蔵庫２０の周辺環境を検知するセンサは節電運転開始の際の絶対条件としてではなく、節電運転開始の条件を決定する節電運転開始の条件設定手段として機能するものとしてもよい。
【０４２７】
この場合には、例えば、メイン制御フローでの運転状態で、照度センサ３６で冷蔵庫２０の設置環境の照度が検知され、その照度が深夜判定値未満である５Ｌｘ未満であれば深夜と判定して、ドア開閉回数が規定時間である５分間の間に１回もない場合には速やかに現状よりも一段低回転の回転数の低回転運転へと移行する。一方で冷蔵庫２０の設置環境の照度が深夜判定値以上であった場合には、より慎重に判断するために３時間のドア開閉を判定してから次のステップへと進むような厳しい条件設定にする。このように、冷蔵庫２０の周囲の状態検知の結果によって、節電運転を行う条件の重み付けを変化させる。
【０４２８】
これによると、冷蔵庫２０の周辺で、人が活動していないと検知した場合には、より速やかに節電運転へと移行できるように節電運転の開始の条件設定を緩くし、逆に人が活動中であると検知した場合には、慎重に判断するように節電運転の開始の条件設定を厳しくする。
【０４２９】
これにより、使用者が活動していないと検知手段で判断した場合は、節電運転に移行しやすくなり、速やかに節電運転に移行する。一方、使用者が活動している状態であると検知手段で判断した場合は、慎重に使用者の活動有無を見極めるために、使用状況を見極めるドアＳＷ５１および庫内温度センサ５３等で、使用者の活動している状態と検知した場合と比較して長い時間に渡って監視する。こうすることで、より使用者の活動に的確に対応しながら、省エネルギー効果の高い制御を高い信頼性で行なうことができる。
【０４３０】
（実施の形態６）
実施の形態６における冷蔵庫２０の貯蔵室のレイアウトは、実施の形態１で説明した図１Ａに示されるレイアウトと同一である。そのため、実施の形態６における冷蔵庫２０の正面図等の図示は省略する。
【０４３１】
図２３は、本発明の実施の形態６における圧縮機２８の断面図である。図２４Ａは、実施の形態６における圧縮機２８のクランクウエイトの斜視図である。図２４Ｂは、実施の形態６における圧縮機２８のクランクウエイト周辺の拡大図である。図２５Ａは、実施の形態６における圧縮機２８の弾性部材周辺の組み立て図である。図２５Ｂは、実施の形態６における圧縮機２８の弾性部材周辺の断面図である。図２６Ａは、実施の形態６における圧縮機２８のシリンダブロックの上面からみた斜視図である。図２６Ｂは、実施の形態６における圧縮機２８のシリンダブロックの下方側からみた斜視図である。図２７Ａは、実施の形態６における圧縮機２８のサクションチューブ周辺の平面断面図である。図２７Ｂは、実施の形態６における圧縮機２８のサクションチューブ周辺の縦断面図である。
【０４３２】
なお、本実施の形態において実施の形態５と同一の構成に関しては同一の番号を付し、説明を省略するが、実施の形態５で説明した技術思想については不都合がない限り本実施の形態に適用することができるものであり、実施の形態５と本実施の形態の構成とは組合せて構成することができる。
【０４３３】
冷蔵庫本体２１に備えられた圧縮機２８は、密閉容器１０３を備える。密閉容器１０３には、回転子１１１および固定子１１２とを含む電動要素１１０と、電動要素１１０によって駆動される圧縮要素１１３とが収納されている。圧縮要素１１３は、圧縮室１３４と圧縮室１３４内で往復動するピストン１３６とを備えている。圧縮要素１１３は、往復動型であり、電動要素１１０は、商用電源の回転数より低い回転数を含めた複数の回転数で運転されるインバータの電動機である。
【０４３４】
この図において、厚さ２ｍｍから４ｍｍの圧延鋼板を深絞り成形により形成してなるすり鉢状の下容器１０１と逆すり鉢状の上容器１０２とを係合し、係合部分を全周溶接接合して密閉容器１０３が形成される。密閉容器１０３の内部には、炭化水素のＲ６００ａからなる冷媒１０４と、底部にＲ６００ａと相溶性の大きい鉱油からなる冷凍機油１０５とが貯留されている。密閉容器１０３の下側には、脚１０６が固着されてマウント（図示せず）を介して、冷蔵庫２０に備えられている。
【０４３５】
また、密閉容器１０３には、弾性部材であるスプリング１７１を介して圧縮要素１１３と電動要素１１０とを有する機械部１１６が備えられている。具体的には、機械部１１６は、固定子１１２の下端に備えられた、機械部１１６を支持する支持部材である支持部１７２およびスプリング１７１を介して下容器１０１の底部と連結されている。
【０４３６】
つまり、この固定子１１２の下端に備えられた支持部１７２とスプリング１７１とが機械部１１６を弾性支持する支持部材である。
【０４３７】
弾性部材であるスプリング１７１は、密閉容器１０３側の保持部１７３と機械部１１６側の支持部１７２との間に備えられている。スプリング１７１は、密閉容器１０３側の保持部１７３に対しては一部が圧入固定されており、機械部１１６側の支持部１７２に対しては、半径方向に一定の隙間を備え遊嵌されている。
【０４３８】
本実施の形態においては、大きい半径のピストン１３６を用いることにより、スプリング１７１と機械部１１６側の支持部１７２と密閉容器１０３側の保持部１７３とを以下に説明する構成とした。
【０４３９】
まず、大きい半径のピストン１３６を用いることによりアンバランス量が増大する。そのため、定常的な運転状態において機械部１１６の振動が密閉容器１０３側に伝播しにくいように、鉛直方向である縦方向のスプリング１７１の嵌め合いについては、機械部１１６側の支持部１７２側の方が、保持部１７３側よりも圧入時の嵌め合いしろが小さくなる、いわゆるルーズな嵌め合いとなるように構成した。これは、例えば縦方向に引っ張り力を加えた時には上側の支持部１７２側の方が小さい荷重で抜けるといった構成である。
【０４４０】
一方で、ピストン１３６の直径が大きいことで、定常時ではなく、起動時および停止時にピストン１３６の反発力によって、主にピストン１３６の振動方向である横方向を中心に機械部１１６が大きく揺れ動く。これにより、シリンダブロック１３３が密閉容器１０３に衝突する現象である釜あたり現象が発生しやすくなる。そのため、この釜あたり現象を低減するための構成として、水平方向である横方向のスプリング１７１との隙間については、機械部１１６側の支持部１７２の方が保持部１７３よりも小さく、横方向に対する動きを抑制するように支持部１７２の側面がスプリング１７１に当たりやすい構成となっている。
【０４４１】
これは、例えば、機械部１１６に対し横方向に加重を加えた場合に、最初からスプリング１７１と接触していない部分において保持部１７３側よりも支持部１７２側の方がよりスプリング１７１と衝突しやすいという構成である。本実施の形態では、具体的には、図５Ｂに示すように、支持部１７２の下端部１７２ａとスプリング１７１の隙間の方が保持部１７３の上端部１７３ａとスプリング１７１の隙間よりも小さくなるように構成している。
【０４４２】
このように、機械部１１６側である支持部１７２とスプリング１７１との関係は、保持部１７３とスプリング１７１との関係と比較して、縦方向においては嵌め合いが小さくルーズで、横方向においては、より動きにくい構成としている。
【０４４３】
下容器１０１の一部を構成するターミナル１１５は、密閉容器１０３の内外で電気（図示せず）を連絡するものであり、リード線を通して電動要素１１０に電気を供給する。
【０４４４】
次に、圧縮要素１１３の詳細を以下に説明する。
【０４４５】
シャフト１３０は、回転子１１１を圧入または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を有し、電動要素１１０の上方に形成されている。
【０４４６】
ピストン１３６は、圧縮室１３４に遊嵌（ｆｒｅｅｌｙ  ｆｉｔ）され、連結手段１３７でシャフト１３０の偏芯部１３２に連結される。この構成により、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、ピストン１３６が圧縮室１３４の空間を拡大および縮小することで密閉容器１０３内の冷媒１０４を圧縮し、冷凍サイクルへと吐出する。
【０４４７】
また、圧縮機２８内にはサクションチューブ１７８から冷媒１０４が吸入され、サクションマフラー１７９の吸入口１７９ｃから吸入されて圧縮室１３４へと流入する。
【０４４８】
このとき、図２７Ａに示すように、サクションチューブ１７８の中心線１７８ａは、サクションマフラー１７９の受け部１７９ａのコーナー部１７９ｂよりもサクションマフラー１７９の吸入口１７９ｃ側に位置している。
【０４４９】
また、図２７Ｂに示すように、サクションチューブ１７８の中心線１７８ａは、サクションマフラー１７９の吸入口１７９ｃのほぼ中心に位置している。
【０４５０】
また、本実施の形態では圧縮動作の際にピストン１３６が往復動する距離であるストロークＡと、ピストン１３６の長さＢと、ピストン１３６の直径Ｃとの関係がＡ≦Ｂ≦Ｃとなるようにピストンの直径を大きくした。
【０４５１】
具体的には、ピストン１３６の直径Ｃは２７．８ｍｍとして、ピストン１３６が往復動する距離であるストロークＡは２０ｍｍとする。これにより、気筒容積として１２ｃｃの圧縮室１３４の空間を形成している。
【０４５２】
さらに、ピストン１３６の長さＢは２１．５ｍｍとして、ピストン１３６の直径Ｃの方が、長さＢよりも大きくなるように形成している。
【０４５３】
またストロークＡは、シャフト１３０の主軸部１３１に対して偏芯して形成された偏芯部１３２の偏芯量の２倍の長さとなっている。すなわち本実施の形態での偏芯量は１０ｍｍである。
【０４５４】
また、シリンダブロック１３３は、ピストン１３６を遊嵌することによって圧縮室１３４を形成するボア孔１７５を備えている。また、本実施の形態のようにピストン１３６を大きく形成した場合にシリンダブロック１３３を大型化しなくとも剛性を向上させて十分な強度を得るために、シリンダブロック１３３のボア孔１７５の近傍に、曲面からなる凸部である肉盛部１７６ａを備えている。
【０４５５】
また、ピストン１３６の往復動に伴う偏荷重をバランスさせるために備えられたクランクウエイト１７０は、ピストン１３６と同様にシャフト１３０の偏芯部１３２に備えられている。また、圧縮要素１１３の上下方向においてピストン１３６の上端を通る水平線１４０よりも上方側、および、ピストン１３６の上端を通る水平線１４０よりも下方側のそれぞれに、クランクウエイト１７０の少なくとも一部が位置している。
【０４５６】
本実施の形態では、クランクウエイト１７０の下方側に備えられたクランクウエイト１７０の延出部１７０ａの水平線上にピストン１３６の上端が位置している。
【０４５７】
また、電動要素１１０については、実施の形態５と同様の構成を適用するので詳細な説明を省略する。
【０４５８】
以上のように構成された冷蔵庫２０について、以下その動作、作用を説明する。
【０４５９】
制御手段５４は、電動要素１１０を商用電源の回転数より低い回転数で運転する節電運転と、電動要素１１０を商用電源の回転数以上の回転数で運転する高負荷冷却運転との両方を実現するように制御を行うことで、貯蔵室（冷蔵室２２等）を設定温度に冷却する。
【０４６０】
この冷却の際には、圧縮機２８に通電がなされると、電動要素１１０の固定子１１２に電気が供給され、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。
【０４６１】
シャフト１３０の偏芯運動は、偏芯部１３２に連結された連結手段１３７によって往復運動に変換され、連結手段１３７の他端に連結されたピストン１３６の往復運動となり、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し吐出する容積を気筒容積と言い、気筒容積の大小で冷却する能力が変化する。
【０４６２】
また、この圧縮機２８として、複数のあらかじめ設定された回転数で運転可能な能力可変圧縮機であるインバータ圧縮機が採用されている。
【０４６３】
具体的には、回転数を２０ｒｐｓ、２８ｒｐｓ、３５ｒｐｓ、４８ｒｐｓ、５８ｒｐｓ、および６７ｒｐｓという６段階で設定している。また、この複数段階の中で商用電源の回転数より大きいものは最大でも２つであり、半分以上が商用電源の回転数より小さい回転数である。
【０４６４】
このインバータ圧縮機である圧縮機２８を搭載した冷蔵庫２０において、上記のような節電運転における回転数は、一般的な商用電源の周波数である６０Ｈｚの１／２の回転数よりも低い回転数である２８ｒｐｓとした。また、一般的な商用電源の回転数の１／３である２０ｒｐｓでの運転も可能である。
【０４６５】
また、通常冷却モードである通常冷却時には３５ｒｐｓを中心とし、最大でも４８ｒｐｓとした。つまり、日本における商用電源の回転数よりも低い回転数とした。
【０４６６】
なお、日本における商用電源の回転数は５０ｒｐｓもしくは６０ｒｐｓであるが、本実施の形態では、より高い商用電源の回転数である６０ｒｐｓを一般的な商用電源の回転数と想定している。
【０４６７】
そして、扉開閉等による急激な温度上昇によって高負荷がかかった場合にのみ、６０ｒｐｓ以上の回転数が採用される。
【０４６８】
このように、本実施の形態における冷蔵庫２０は、は省エネルギーを実現するために、インバータ圧縮機である圧縮機２８での省エネルギーを図った上で、節電運転である省エネルギーモードでの運転の場合には、大きな気筒容積を備えた圧縮機２８を用いて低回転で運転させることで節電を行う。更に、扉開閉や庫内温度の上昇に伴う高負荷が生じた場合には大きな気筒容積を備えた圧縮機２８が高回転での運転を短時間で行うことで高負荷に対応することが可能となる。その結果、冷蔵庫実機において大幅な節電を図る圧縮機を実現することができる。
【０４６９】
さらに本実施の形態における冷蔵庫２０は、上記のように大きな気筒容積を備えた圧縮機２８を用いる場合に、圧縮機２８の気筒容積を形成するピストン１３６の直径とストロークとの相互関係に着眼点を置いたものである。具体的には、ストロークを長くすることで大きな気筒容積を形成するのではなく、ピストンの直径を大きくすることで大きな気筒容積を形成する。これにより、幅広い回転数で運転した場合でも高い信頼性を備えた圧縮機を実現することができ、省エネルギーモードでの節電運転と高負荷冷却モードでの高能力の冷却とを両立することができる。
【０４７０】
また、密閉容器１０３には弾性部材であるスプリング１７１を介して、圧縮要素１１３と電動要素１１０とを有する機械部１１６が備えられている。具体的には、下容器１０１の底部に備えられた保持部１７３と固定子１１２の下端に備えられた支持部１７２との間に備えられたスプリング１７１によって、機械部１１６が弾性支持されている。
【０４７１】
つまり、この固定子１１２の下端に備えられた支持部１７２とスプリング１７１とが機械部１１６を弾性支持する支持部材である。
【０４７２】
弾性部材であるスプリング１７１は、支持部１７２の下端部１７２ａの側面とスプリング１７１の隙間の方が保持部１７３上端部１７３ａの側面とスプリング１７１の隙間よりも小さくなるように構成されている。つまり、支持部１７２とスプリング１７１との関係は、縦方向においては圧入時の嵌め合いしろが小さいのでよりルーズな嵌め合いとなり、横方向においては、隙間が小さくより動きにくい構成である。こうすることで、この半径方向（すなわち水平方向）の隙間が釜あたり抑制する緩衝手段として機能する。
【０４７３】
なお、本実施の形態ではスプリング１７１と、支持部１７２および保持部１７３とは、ともに圧入での嵌め合いとした。しかし、少なくとも保持部１７３側を圧入とし、支持部側は隙間を備えたゆるい嵌め合せでもよい。この場合においても、スプリング１７１と保持部１７３よりも、スプリング１７１と支持部１７２の方が上下方向に抜けやすい、すなわち小さい荷重で抜けるような構成にする場合と同様の効果を奏することができる。
【０４７４】
以上説明したように、本実施の形態では、大きい半径のピストン１３６を用いることによりアンバランス量が増大するため、定常的な運転状態において機械部１１６の振動が密閉容器１０３側に伝播しにくいように、鉛直方向である縦方向のスプリング１７１の嵌め合いについては、機械部側の支持部１７２側の方が保持部１７３側よりも嵌め合いしろが小さくなるいわゆるルーズな嵌め合いとなるように構成する。これにより、径の大きいピストン１３６を用いた場合でも、密閉容器１０３を介して圧縮機２８の外部へと伝達する振動を抑制することができる。
【０４７５】
さらに、ピストン１３６の直径が大きいことで、定常時ではなく、起動時および停止時にピストン１３６の反発力によって主にピストン１３６の振動方向である横方向を中心に機械部１１６が大きく揺れ動く。これにより、シリンダブロック１３３が密閉容器１０３に衝突する現象である釜あたり現象が発生しやすくなる。
【０４７６】
そこで、機械部１１６に対し横方向に加重を加えた場合に、最初からスプリング１７１と接触していない部分において保持部１７３側よりも支持部１７２側の方がよりスプリング１７１と衝突しやすい構成となるように、スプリング１７１は支持部１７２に対して半径方向に保持部１７３よりも小さな隙間を備えている。これにより、機械部１１６の起動および停止に伴う釜あたり現象を抑制することができる。
【０４７７】
また、本実施の形態において、ピストン１３６の往復動に伴う偏荷重をバランスさせるために備えられたクランクウエイト１７０は、ピストン１３６と同様にシャフト１３０の偏芯部１３２に備えられている。また、圧縮要素１１３の上下方向においてピストンの上端を通る水平線１４０よりも上方側、およびピストン１３６の上端を通る水平線１４０よりも下方側のそれぞれにクランクウエイト１７０の少なくとも一部が位置している。
【０４７８】
本実施の形態ではクランクウエイト１７０の下方側に備えられたクランクウエイト１７０の延出部１７０ａの水平線上にピストン１３６が位置している。
【０４７９】
すなわち、大きなピストン１３６の往復動に伴う偏荷重をバランスさせるためには、クランクウエイト１７０の形状を大きくして重量を増大させる必要がある。本実施の形態においては、運転中にピストン１３６が下死点に位置したとき、クランクウエイト１７０の延出部１７０ａの水平線上にピストン１３６が位置し、かつ、延出部１７０ａが主軸部１３１側に配置している。そのため、圧縮機２８の全高を低くするようクランクウエイト１７０を配置しつつ、延出部１７０ａとピストン１３６の干渉を回避することができる。
【０４８０】
また、ピストン１３６の上端を通る水平線１４０よりも下方側に延出部１７０ａが位置しても、同様に圧縮機２８の全高を低くするようクランクウエイト１７０を配置しつつ、延出部１７０ａとピストン１３６の干渉を回避することができる。
【０４８１】
したがって、クランクウエイト１７０の形状を大きくして重量を増大させた場合であっても、圧縮機２８の全高を低くするように、クランクウエイト１７０を配置することができる。
【０４８２】
つまり、本実施の形態は、庫内容量を大きくするような大容量の冷蔵庫２０に圧縮機２８を搭載する場合に、通常であればストロークを長くする方がピストン１３６の大きさおよび重量を低減することでアンバランス量を低減することが可能であることにもかかわらず、あえてピストン１３６の直径を大きくすることに焦点を絞った構造を採用している。このような構造を採用した場合であってもピストン１３６のアンバランス量を低減するために、圧縮要素１１３の全高を抑えた上で、できるだけピストン１３６に近い部分にクランクウエイト１７０を備えるように工夫されている。これにより、より振動を低減するとともに、ピストン１３６の往復動に伴うアンバランス量を低減することで摺動部における片当たり等を抑制し信頼性の高い大気筒容積の圧縮機２８を備えることが可能となる。
【０４８３】
また、圧縮機２８内にはサクションチューブ１７８から冷媒１０４が吸入される。サクションマフラー１７９の吸入口１７９ｃから冷媒１０４が吸入されて圧縮室１３４へと流入するとき、サクションチューブ１７８の中心線１７８ａは、サクションマフラー１７９の受け部１７９ａのコーナー部１７９ｂよりもサクションマフラー１７９の吸入口１７９ｃ側に位置している。更に、サクションチューブ１７８の中心線１７８ａは、サクションマフラー１７９の吸入口１７９ｃのほぼ中心に位置している。
【０４８４】
ここで、大きな気筒容積を備えた圧縮機２８を用いることで、低回転の回転数を中心に圧縮動作が行われる。この場合、サクションマフラー１７９に吸入される冷媒１０４の流速が低下するために吸い込み力が小さくなり、サクションチューブ１７８から流入した冷媒１０４が高温のシェル内に開放されることで熱交換をしてしまう傾向がある。つまり、冷媒１０４が、比較的温度の高い状態で圧縮室１３４へ吸い込まれる傾向がある。
【０４８５】
しかし、本実施の形態では、サクションチューブ１７８の中心線１７８ａは、水平方向においてサクションマフラー１７９の受け部１７９ａのコーナー部１７９ｂよりもサクションマフラー１７９の吸入口１７９ｃ側に位置し、かつ、上下方向においてサクションマフラー１７９の吸入口１７９ｃのほぼ中心に位置させている。こうすることで、サクションマフラー１７９の吸入口１７９ｃに、サクションチューブ１７８から流入した比較的低温の冷媒１０４をより確実に吸い込ませることができ、圧縮機の吸入効率を向上させることがで、圧縮機の効率を向上させることができる。つまり、より省エネルギーの冷蔵庫用の圧縮機２８を備えることが可能となる。
【０４８６】
また、シリンダブロック１３３は、ピストン１３６を遊嵌することによって圧縮室１３４を形成するボア孔１７５を備えている。本実施の形態のようにピストン１３６を大きく形成した場合にシリンダブロック１３３を大型化しなくとも剛性を向上させて十分な強度を得るために、シリンダブロック１３３のボア孔１７５の近傍に、曲面からなる凸部である肉盛部１７６ａを備えている。
【０４８７】
また、シリンダブロック１３３は、この肉盛部１７６ａと、シャフト１３０の主軸部１３１が遊嵌される軸受け１７７の軸受け孔１７７ａを挟んで逆側においても肉盛部１７６ｂを備えている。これにより、軸受け１７７にかかる荷重に耐えられるようシリンダブロック１３３全体の強度を向上させている。
【０４８８】
このように、シリンダブロック１３３全体の強度を向上させる際の最も簡単な手段としてはシリンダブロック１３３全体の体積および重量を大きくするといったことが考えられる。しかし、本実施の形態では環境への配慮から省資源で効率よくシリンダブロック１３３の強度を向上させるために、圧縮室１３４の強度を向上させる肉盛部１７６ａと、この肉盛部１７６ａと軸受け１７７を挟んで逆側に肉盛部１７６ｂを備えている。これより、軸受け１７７の荷重をバランスよく受けることができる最小限の凸形状で剛性を向上させている。つまり、より省資源で剛性の高いシリンダブロック１３３を形成している。
【０４８９】
（実施の形態７）
図２８は、本発明の実施の形態７における、密閉型圧縮機である圧縮機２８の縦断面図である。図２９は、実施の形態７における圧縮要素１１３の要部の縦断面図である。図３０（ａ）、図３０（ｂ）、図３０（ｃ）、および図３０（ｄ）は、圧縮行程におけるピストン１３６の挙動を順に示す図である。具体的には、図３０（ａ）、図３０（ｂ）、図３０（ｃ）はそれぞれ圧縮行程の初期の状態を示している。図３０（ｄ）は圧縮行程の後期の状態を示している。
【０４９０】
シリンダブロック１３３は、互いに一定の位置に固定されるように配置された略円筒形のボア孔１７５と、軸受け１７７とを有している。ボア孔１７５にはピストン１３６が往復動可能に挿設され、圧縮室１３４を形成している。
【０４９１】
なお、本実施の形態において実施の形態５および６と同一の構成に関しては同一の番号を付し、説明を省略する。実施の形態５および６で説明した技術思想については不都合がない限り本実施の形態に適用することができるものであり、実施の形態５および６と本実施の形態の構成とは組合せて構成することができる。
【０４９２】
連結手段１３７であるコンロッドの一端は偏芯部１３２に連結され、その他端はピストンピン１４３を介して、ピストン１３６に連結されている。
【０４９３】
ここで、ピストン１３６及びバルブプレート１３９とともに圧縮室１３４を形成するようにシリンダブロック１３３にボア孔１７５が設けられている。ボア孔１７５は、図２９に示すように、ピストン１３６が上死点に位置する側から下死点に位置する側に向かって、内径寸法がＤ１からＤ３（Ｄ３＞Ｄ１）に増加するテーパ部１３４ｂと、上死点に達したピストン１３６の圧縮室１３４側の端部に対応する位置に、軸方向長さＬ１の区間だけ内径寸法が軸方向に一定であるストレート部１３４ａとを持つように形成されている。また、ピストン１３６は全長にわたって同一の外径寸法Ｄ２に形成されている。
【０４９４】
シリンダブロック１３３のボア孔１７５は、図２９に示すように、ピストン１３６が下死点に位置する状態で、このピストン１３６の圧縮室１３４とは反対側が密閉容器１０３内に露出するように形成されている。
【０４９５】
さらに、ピストン１３６の外周面１３６ａの圧縮室１３４側には、略環状の給油溝１３６ｂが凹設されている。ピストン１３６が下死点に位置する状態で、この給油溝１３６ｂの少なくとも一部がボア孔１７５から露出して密閉容器１０３に連通するように、ボア孔１７５の周壁の一部が切り欠かれた切り欠き部１２０が形成されている。
【０４９６】
電動要素１１０の回転子１１１はシャフト１３０を回転させ、偏芯部１３２の回転運動が、連結手段１３７を介してピストン１３６に伝えられる。これにより、ピストン１３６は圧縮室１３４内を往復運動する。ピストン１３６の往復運動により、図示省略の冷却システムから冷媒ガス（ガス化された状態の冷媒１０４、以下、単に「冷媒１０４」と記載する。）が圧縮室１３４内へ吸入され、圧縮された後、再び冷却システムに吐き出される。
【０４９７】
ピストン１３６が図２９に示す下死点位置から、冷媒１０４を圧縮する圧縮行程で上死点側に移動する途中の状態までは、圧縮室１３４内の圧力はそれほど上昇しない。そのため、ピストン１３６の外周面１３６ａとテーパ部１３４ｂとの隙間が比較的大きくても冷凍機油１０５によるシール効果で冷媒１０４の漏れはほとんど発生せず、ピストン１３６の摺動抵抗も小さい。
【０４９８】
さらに圧縮行程が進み、圧縮室１３４内の冷媒１０４の圧力が次第に上昇してピストン１３６が上死点の近傍位置に達する直前では、圧縮室１３４内の圧力は急激に上昇する。しかし、上死点側ではピストン１３６の外周面１３６ａとテーパ部１３４ｂとの隙間が小さくなることから冷媒１０４の漏れの発生を低減することができる。このとき、ストレート部１３４ａは、所定の吐出圧力まで増大した冷媒１０４の漏れを、このストレート部１３４ａをテーパ状にした場合よりも低減するように作用する。
【０４９９】
また、ピストン１３６が下死点に位置する状態で、このピストン１３６の連結手段１３７側がシリンダブロック１３３から露出するように形成されている。そのため、シャフト１３０の上端から飛散された冷凍機油１０５がピストン１３６の外周面１３６ａに潤沢に供給されるとともに、保持される。
【０５００】
さらに、ピストン１３６が下死点に位置する状態で、ピストン１３６の外周面１３６ａの圧縮室１３４側に凹設された略環状の給油溝１３６ｂの少なくとも一部が、切り欠き部１２０を介してボア孔１７５から露出するように形成されている。そのため、シャフト１３０の上端から飛散された冷凍機油１０５が給油溝１３６ｂに潤沢に供給されるとともに、保持される。
【０５０１】
これによって、圧縮行程でシリンダブロック１３３のボア孔１７５からなる圧縮室１３４の内周面とピストン１３６の外周面１３６ａとの隙間に供給される冷凍機油１０５も多くなる。
【０５０２】
また、略環状の給油溝１３６ｂはボア孔１７５のストレート部１３４ａと対向する位置まで可動するため、摺動抵抗が最も大きくなるストレート部１３４ａに対して冷凍機油１０５が運ばれやすくなっている。
【０５０３】
以上の結果、シリンダブロック１３３とピストン１３６との摺動部により多くの冷凍機油１０５が供給されるとともに、その冷凍機油１０５が良好に保持され、さらに、ピストン１３６が上死点位置に近接した状態での摺動抵抗を軽減することができる。これによって高効率化を達成することができる。
【０５０４】
密閉型圧縮機である圧縮機２８は、軸受け１７７がシャフト１３０の主軸部１３１における偏芯部１３２側の端部を軸支する片持ち軸受を形成しており、シャフト１３０は主軸部１３１と軸受け１７７のクリアランス内で傾き、しかもその方向や傾斜角度は運転条件などによっても変わる複雑な挙動であることが知られている。
【０５０５】
これは、シャフト１３０が、特に、圧縮室１３４内の圧力荷重やピストン１３６とコンロッドである連結手段１３７の慣性力などの複雑な力の影響を受けるためである。
【０５０６】
従って、図３０に示すシャフト１３０の傾斜を示した模式図は、推定したものである。
【０５０７】
まず、圧縮行程の初期について説明する。
【０５０８】
圧縮行程の初期においても、シャフト１３０がどのように傾斜しているかは明確ではないが、上述した通り、シャフト１３０の傾斜挙動は複雑であり、それに伴ってピストン１３６も複雑に挙動すると考えられる。
【０５０９】
しかし、圧縮行程の初期においては、ピストン１３６は円筒形孔部からなる圧縮室１３４内のテーパ部１３４ｂの範囲内に位置しているため、僅かな力で簡単に傾斜することができる。そのため、ピストン１３６は、通常はテーパ部１３４ｂのいずれかの内壁面に沿って摺動していると考えられる。
【０５１０】
ここでは、ピストン１３６がほぼシャフト１３０と同様に傾斜し、円筒形孔部からなる圧縮室１３４内の上方のテーパ部１３４ｂに沿って摺動した場合について説明する。
【０５１１】
図３０（ａ）に示すように、ピストン１３６の上方側外周面１３６ｄが円筒形孔部からなる圧縮室１３４内の上方のテーパ部１３４ｂと摺動しながら圧縮室１３４側に移動すると、図３０（ｂ）に示すように、テーパ部１３４ｂと摺動していないピストン１３６の下方側外周面１３６ｅの先端エッジ部１３６ｃが、上方側外周面１３６ｄと対向しているテーパ部１３４ｂに接触する。
【０５１２】
このとき、発明者らの実験では、図３０（ｃ）に示すように、ピストン１３６の傾斜方向が円筒形孔部からなる圧縮室１３４の軸心に対して反転し、それまでテーパ部１３４ｂと摺動していなかった方の外周面（本例では下方側外周面１３６ｅ）側が、テーパ部１３４ｂと摺動するように挙動すると推察している。
【０５１３】
テーパ部１３４ｂと摺動していないピストン１３６の下方側外周面１３６ｅ側の先端エッジ部１３６ｃがテーパ部１３４ｂに接触したことを起点に、シャフト１３０が大きく圧縮室１３４とは反対側に傾斜し、ピストン１３６の傾斜方向が円筒形孔部からなる圧縮室１３４の軸心に対して反転すると考えている。
【０５１４】
いずれにしても、さらに圧縮行程が進み、圧縮行程の中期以降では、圧縮室１３４内の冷媒１０４の圧力が大きくなると、冷媒１０４の圧縮荷重を、シャフト１３０の偏芯部１３２に対して片側の主軸部１３１のみで軸支するため、シャフト１３０は主軸部１３１と軸受け１７７のクリアランス内で傾き、方向を変えながらも大きく圧縮室１３４とは反対側に傾斜している。
【０５１５】
その後、ピストン１３６は、図３０（ｄ）に示すように、その軸心が円筒形孔部からなる圧縮室１３４内のストレート部１３４ａの軸心とほぼ一致するように傾斜が修正されてさらに圧縮室１３４側に移動し、所定の吐出圧力まで増大した冷媒１０４の漏れを、ストレート部１３４ａをテーパ状にした場合よりも低減した圧縮を行う。
【０５１６】
以上は、圧縮行程の初期において、ピストン１３６がほぼシャフト１３０と同様に傾斜し、円筒形孔部からなる圧縮室１３４内の上方のテーパ部１３４ｂに沿って摺動した場合について説明した。しかし、ピストン１３６とシャフト１３０の傾斜が異なった場合でも、少なくともピストン１３６はテーパ部１３４ｂのいずれかの部位に沿って傾斜すると考えられ、同様にピストン１３６の傾斜方向が反転してそれまでテーパ部１３４ｂと摺動していなかった外周面１３６ａ側がテーパ部１３４ｂと摺動するように挙動すると推察する。
【０５１７】
以上が、推測を交えたピストン１３６の挙動の説明であるが、上記ピストン１３６の挙動に係わる本発明の技術思想を説明する。
【０５１８】
図３０で説明したピストン１３６の挙動に注目しつつテーパ部１３４ｂの設計諸元を変えて実験を行った。この実験により、ピストン１３６の先端エッジ部１３６ｃがテーパ部１３４ｂに接触したことを連想させるタイミングが圧縮行程の初期となるテーパ設計の方が、圧縮行程の中期以降となるテーパ設計よりも、騒音が小さいとの結果を得ている。
【０５１９】
その原因として、圧縮室１３４内の圧力が高く圧縮荷重が大きい圧縮行程の中期以降の場合、シャフト１３０の傾斜方向が反転する速度またはピストン１３６の傾斜方向が反転する速度が大きいために、ピストン１３６の外周面１３６ａがテーパ部１３４ｂに接触する際の接触、衝突が厳しくなるのではないかと推察する。
【０５２０】
以上の結果および推察から、圧縮行程の初期に、ピストン１３６の傾斜方向が円筒形孔部からなる圧縮室１３４の軸心に対して動きしろがあるように、圧縮要素１１３を形成している。これは圧縮行程の中期以降にピストン１３６の傾斜方向が反転するよりも、圧縮行程の初期にピストンが動きしろを有し反転等を行うことができる場合には、反転時におけるピストン１３６と円筒形孔部からなる圧縮室１３４との接触を緩和することができ、低騒音化につながると結論付けられるからである。
【０５２１】
具体的には、圧縮行程の初期に、ピストン１３６の傾斜方向が円筒形孔部からなる圧縮室１３４の軸心に対して動きしろを有するように圧縮要素１１３を形成するためには、以下の通りである。すなわち、ピストン１３６の外周面１３６ａがテーパ部１３４ｂに沿って圧縮室１３４側に移動した際に、外周面１３６ａが摺動していないテーパ部１３４ｂに接触するタイミング（図３０（ｂ）参照）が圧縮行程の初期となるように、圧縮行程における上流側の位置にテーパ部１３４ｂを形成し、圧縮行程の下流側にストレート部１３４ａを備えるように圧縮要素１１３を形成する。
【０５２２】
なお、ピストン１３６の先端エッジ部１３６ｃがテーパ部１３４ｂに接触することなくピストン１３６の傾斜方向が反転する可能性も有り、その場合でも、動きしろは圧縮行程の初期であれば同様に効果が得られると考えられる。
【０５２３】
そこで、圧縮行程の初期にピストン１３６の先端エッジ部１３６ｃがテーパ部１３４ｂに接触する設計の一つとして、本実施の形態においては、テーパ部１３４ｂに隣接してピストン１３６の圧縮室１３４側の上端部に対応する円筒形孔部からなる圧縮室１３４の部位に、内径寸法方向に一定であるストレート部１３４ａを備えている。
【０５２４】
このストレート部１３４ａを備える効果の一つとして、所定の吐出圧力まで増大した冷媒１０４の漏れを、ストレート部１３４ａをテーパ状にした場合よりも低減することができることは上述した通りであるが、ストレート部１３４ａを備えることで、ピストン１３６の外周面１３６ａの先端エッジ部１３６ｃが、外周面１３６ａが摺動していないテーパ部１３４ｂに接触するタイミングを圧縮行程の初期とすることができる。
【０５２５】
上記のように、ピストン１３６が下死点に位置する時、すなわち吸入工程の終点（＝圧縮行程の始点）に位置する時には、少なくともピストン１３６のピストンピン１４３よりも圧縮室１３４側の外周面１３６ａの一部は、圧縮室１３４の中でもテーパ部１３４ｂに位置するように構成するのが好ましい。より望ましくは、ピストン１３６が下死点に位置する時、すなわち吸入工程の終点（＝圧縮行程の始点）に位置する時に、ピストン１３６の先端面１３６ｆが圧縮室１３４の中でもテーパ部１３４ｂに位置するように構成する。
【０５２６】
こうすることで、圧縮行程の初期には必ずピストン１３６は動きしろを有することができ、よりスムーズに圧縮動作を行うことができる。これにより、本願発明の実施の形態５および６で詳細に説明したように、大きな気筒容積を形成する際に、通常であればストロークを長くする方がピストン１３６の大きさおよび重量を低減することでアンバランス量を低減することが可能であることにもかかわらず、あえてピストンの直径を大きくすることに焦点を絞った構造を採用した場合であっても、圧縮行程の初期には必ずピストン１３６は鉛直方向の上下方向における動きしろを有することで、ピストン１３６の直径が大きく、かつ、ピストンの長さが短いために不利となる摺動部における片当たり等を抑制し信頼性の高い大気筒容積の圧縮機２８を備えることが可能となる。
【０５２７】
さらに、実施の形態５および６で詳細に説明したような圧縮動作の際にピストン１３６が往復動する距離であるストロークＡと、ピストン１３６の長さＢと、ピストン１３６の直径Ｃとの関係がＡ≦Ｂ≦Ｃとなるようにピストンの直径を大きくするようにしたこういった摺動部における片当たり等については、ピストンが動きやすいために、より顕著となるが、本発明のテーパ部１３４ｂを備えて、あえて動きしろを設けることで、ピストンの片当たりを低減し、信頼性が高くかつ騒音の少ない圧縮機を備えることができる。
【０５２８】
よって、ピストン１３６の直径を大きくすることで大きな気筒容積を形成し、かつピストン１３６の長さをより低減することで往復動に伴う荷重をより低減することができる。これにより、幅広い回転数で運転した場合でも高い信頼性を備えた圧縮機２８を実現することができ、省エネルギーモードでの節電運転と高負荷冷却モードでの高能力の冷却とを両立することができる。
【０５２９】
また、テーパ部１３４ｂの軸方向長さについては、ストレート部１３４ａで圧縮室１３４内の冷媒１０４の漏れを低減しつつ、ピストン１３６の先端面１３６ｆがテーパ部１３４ｂに接触するタイミングを圧縮行程の初期とする長さにする必要がある。
【０５３０】
ここで、圧縮行程の初期とは、下死点から上死点までの全行程（圧縮室１３４の往復動方向の長さ）の中で、ピストン１３６の先端面１３６ｆが、中心よりもシャフト１３０側である圧縮動作による初期行程を、圧縮行程の初期と本明細書では定義する。
【０５３１】
この場合に、圧縮行程の初期の段階（圧縮室１３４内の往復動方向の中点まで）でピストンピン１４３よりも圧縮室１３４側の外周面１３６ａの一部がテーパ部１３４ｂに対向する位置するように構成するのが好ましい。さらに好ましくは、この初期の段階でピストン１３６の先端面１３６ｆが圧縮室１３４の中でもテーパ部１３４ｂに位置するように構成するのが好ましい。
【０５３２】
具体的に、本実施の形態ではテーパ部１３４ｂの軸方向長さは圧縮室１３４の往復動方向の長さの１／３以上であることが好ましく、さらに好ましくは１／２以上とする。また、上限については、ストレート部１３４ａで圧縮室１３４内の冷媒１０４の漏れを低減するために圧縮行程の後期の圧力が高い行程（最後の１／４）では少なくとも先端面１３６ｆがストレート部に位置することが望ましいので、テーパ部長さは全工程の３／４以下とする。
【０５３３】
さらに、ピストン１３６の傾斜方向が円筒形孔部からなる圧縮室１３４の軸心に対して反転して、それまでテーパ部１３４ｂと摺動していなかった外周面１３６ａ側がテーパ部１３４ｂと摺動するように挙動した場合であっても、テーパ部１３４ｂに接触するピストン１３６の外周面１３６ａの軸方向長さが短いものの、シャフト１３０の上端より密閉容器１０３内の全周方向へ水平に飛散された冷凍機油１０５が十分に供給されている。
【０５３４】
そのため、ピストン１３６の外周面１３６ａに十分に供給された冷凍機油１０５がピストン１３６の外周面１３６ａとテーパ部１３４ｂとの接触を緩和することができ、高効率化と低騒音化とを実現することができる。
【０５３５】
さらに、ピストン１３６の外周に給油溝１３６ｂを凹設し、給油溝１３６ｂがピストン１３６の下死点近傍で密閉容器１０３内と連通するように、円筒形孔部からなる圧縮室１３４の周壁の一部が切り欠かれた切り欠き部１２０を形成されている。
【０５３６】
そのため、シャフト１３０の上端より密閉容器１０３内の全周方向へ水平に飛散された冷凍機油１０５が給油溝１３６ｂに保持されて円筒形孔部からなる圧縮室１３４内のテーパ部１３４ｂやストレート部１３４ａまで十分に供給することができる。これにより、冷凍機油１０５によるシール効果が得られ、冷媒１０４の漏れを低減することができるとともに、ピストン１３６の外周面１３６ａに十分に供給された冷凍機油１０５がピストン１３６の外周面１３６ａとテーパ部１３４ｂとの接触を緩和することができ、高効率化と低騒音化を実現することができる。
【０５３７】
なお、本実施の形態において、連結手段１３７をコンロッドとしたが、ボールジョイント等の可動部を有する連結機構を連結手段１３７として用いることで本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【０５３８】
（実施の形態８）
図３１は、本発明の実施の形態８における圧縮機２８の特性を示す図である。なお、図３１において、横軸は密閉型圧縮機である圧縮機２８を運転する回転数とほぼ同じ電源周波数を示し、縦軸は効率を示す成績係数ＣＯＰを示す。
【０５３９】
図３２は、実施の形態８の密閉型圧縮機である圧縮機２８に用いるピストン１３６周りの要素の拡大図である。図３３は、実施の形態８における密閉型圧縮機である圧縮機２８に用いるピストン１３６の上面図である。図３４は、図３３に示されるピストン１３６のＢ方向からみた正面図である。図３５は、実施の形態８における密閉型圧縮機である圧縮機２８に用いるピストン１３６の第一の別の構成例を示す上面図である。図３６は、図３５のＣ方向からみた正面図である。図３７は、実施の形態８における密閉型圧縮機である圧縮機２８に用いるピストン１３６の第二の別の構成例を示す上面図である。
【０５４０】
本実施の形態では実施の形態５から７で説明した内容の圧縮機２８におけるピストン１３６を別の形態としたものである。具体的には、本実施の形態におけるピストン１３６は、ピストン１３６の鉛直方向上側と下側との重量が異なる。また、本実施の形態のピストン１３６は、上記の各実施の形態におけるピストン１３６以外の構成と組合せて実施するものであり、ピストン１３６以外の構成については具体的な説明を省略する。
【０５４１】
実施の形態８におけるピストン１３６の外周面１５０には、ピストンピン１４３が挿入されるピン穴１４２の周囲に、ピン穴テーパ部１４１およびピストン１３６の径方向内側に落ち込む凹陥部１６３が形成されている。凹陥部１６３は、鉛直方向上側の第１凹陥部１５４と鉛直方向下側の第２凹陥部１５５を備え、第１凹陥部１５４と第２凹陥部１５５の容積が同じに形成されている。
【０５４２】
この凹陥部１６３は、ピストン１３６の先端面１３６ｆとスカート端面１５２のどちらにも連通しないように形成され、凹陥部１６３を平面展開したときの形状を表す輪郭線は、ピストン１３６の軸芯と一切平行線を形成しない形状となっている。
【０５４３】
ピストン１３６が下死点に位置する状態を示す図３２からわかるように、ピストン１３６が下死点付近に位置するときに、ピストン１３６のスカート端面１５２側の一部がシリンダブロック１３３のボア孔１７５から密閉容器１０３内の空間に露出する構成となっている。
【０５４４】
さらに同様に、ピストン１３６が下死点に位置する状態からわかるように、ピストン１３６が下死点付近に位置するときに、凹陥部１６３の第１凹陥部１５４と第２凹陥部１５５はともに一部がシリンダブロック１３３のボア孔１７５から密閉容器１０３内の空間に露出する構成となっている。
【０５４５】
さらに、凹陥部１６３の第１凹陥部１５４と第２凹陥部１５５の形状については、ピストン１３６のスカート端面１５２側に張り出す部分１５７の曲率は、ピストン１３６の先端面１３６ｆ側の略直線の縁部１５８とのつなぎＲ形状１５６の曲率より小さく形成されている。
【０５４６】
ピストン１３６は、その軸心Ｘを通りシャフト１３０に対して垂直な平面１９５を基準にして、鉛直方向上側１９２と鉛直方向下側１９３に分けられる。
【０５４７】
この鉛直方向上側１９２において、スカート端面１５２から先端面１３６ｆに向かって陥没した抜き部１９４が左右対称に形成されている。
【０５４８】
この抜き部１９４を鉛直方向上側１９２に設けることにより、ピストン１３６の鉛直方向上側１９２の重量は、鉛直方向下側１９３の重量よりも軽くなる。その結果、ピストン１３６は、その軸心に対して鉛直方向下側１９３内に重心が位置している。
【０５４９】
このような、鉛直方向の上側と下側で重量が異なるピストン１３６、言い換えるとピストン１３６の重心が鉛直方向において中心以外にある場合のピストンについて実験した結果が図３１に示されている。
【０５５０】
図３１に示す通り、上記構成における密閉型圧縮機である圧縮機２８の効率を測定した結果、その効率は、従来のピストンの重心が鉛直方向において中心になるような密閉型圧縮機の効率よりも、運転される回転数に係わらず向上するとの結果が得られた。
【０５５１】
この効率向上は、圧縮機２８の摺動部における片当たり等を抑制することと直結し、摺動部における片当たり等を抑制によって騒音低減にも寄与する。この効率向上の理由について、以下に推察する。
【０５５２】
ピストン１３６が圧縮室１３４内を往復運動する際に、重心位置が鉛直方向下方にずれることによって、ピストン１３６の鉛直方向上側１９２と鉛直方向下側１９３のそれぞれに作用する慣性力が異なりアンバランスとなる。そのため、ピストン１３６のスカート端面１５２側がボア孔１７５内で鉛直方向下方に位置し先端面１３６ｆ側が鉛直方向上方に位置する、また逆に、ピストン１３６のスカート端面１５２側がボア孔１７５内で鉛直方向上方に位置し先端面１３６ｆ側が鉛直方向下方に位置するといったように、鉛直方向上下方向に傾いて反転しながら摺動していると推測する。言い換えるとピストン１３６が上下方向において動きしろを有することで摺動しやすくなっていると推測する。
【０５５３】
このように、ピストン１３６が傾いて摺動することによって、冷凍機油１０５による潤滑が促進され、ピストン１３６とボア孔１７５の圧縮室１３４を形成する内壁面との摺動において、油膜圧力が上昇し、その結果、ピストン１３６の往復運動する際に安定した潤滑状態を形成できるために、摺動損失を低減することができたのではないかと推察する。
【０５５４】
次に、抜き部１９４の重量について説明する。
【０５５５】
上記ピストン１３６の構成おいて説明した通り、抜き部１９４を設けることにより、ピストン１３６の鉛直方向上側１９２の重量は、鉛直方向下側１９３の重量よりも軽くなるように形成され、効率向上効果があることを確認している。
【０５５６】
このように、抜き部１９４によってピストンの鉛直方向上側と下側の重量を異ならせることで、アンバランス量を調整することが可能となる。
【０５５７】
一方、給油手段は、シャフト１３０の回転に伴って発生する遠心力によって、冷凍機油１０５を上昇させ、シャフト１３０の給油溝（図示せず）を通って偏芯部１３２まで到達した冷凍機油１０５を密閉容器１０３内に散布する。
【０５５８】
散布された冷凍機油１０５は当り部に当り、切り欠き部１２０を介して、上方からピストン１３６の外周面１５０に滴下し付着する。
【０５５９】
このとき、ピストン１３６が下死点に位置する状態で、このピストン１３６の凹陥部１６３を含む一部がシリンダブロック１３３から露出するように形成されているので、散布された冷凍機油１０５は切り欠き部１２０を介して、上方から直接ピストン１３６の凹陥部１６３に多めに供給されて保持される。
【０５６０】
また、ピストン１３６の外周面１５０に滴下し付着した冷凍機油１０５はピストン１３６の往復動に伴って、凹陥部１６３以外のピストン１３６の外周面１５０、給油溝１３６ｂなどに供給され、ピストン１３６の外周面１５０とボア孔１７５との間を潤滑する。
【０５６１】
特に、ピストン１３６が下死点から上死点に向かうときに、ピストン１３６の動きに伴いボア孔１７５とピストン１３６の外周面１５０との間に冷凍機油１０５が効果的に引き込まれる。
【０５６２】
ここで、凹陥部１６３を平面展開したときの形状が、ピストン１３６の軸芯との平行線を一切形成しないように、ピストン１３６のスカート方向に摺動幅が増大するような曲線形状を成している。これにより、凹陥部１６３に入り込んだ冷凍機油１０５は、凹陥部１６３の先端面１３６ｆ側の略直線の縁部１５８付近に容易に運ばれて貯溜され、さらに給油溝１３６ｂにも凹陥部１６３からオイルが供給されて貯溜される。
【０５６３】
そのため、ボア孔１７５とピストン１３６の摺動部に多くの冷凍機油１０５が供給されるとともに、その冷凍機油１０５が良好な状態で保持される。
【０５６４】
この作用によって、ボア孔１７５とピストン１３６の外周面１５０との間には十分な油膜が維持されるため、極めて高いシール性を得ることができ、体積効率の向上による冷凍能力の向上が得られる。
【０５６５】
さらに、凹陥部１６３を平面展開したときの形状がピストン１３６の軸芯との平行線を一切形成しない、言い換えると、凹陥部１６３を平面展開したときの形状がピストン１３６の軸芯との平行線以外の形状で構成されている。これにより、ピストン１３６の軸芯との平行線を形成したときに生ずる、往復動方向の摩耗といった局所的な摩耗を防ぐことができ、潤滑性が高まることと相まって極めて高い信頼性を得ることができる。
【０５６６】
上記のピストン１３６の潤滑性の向上技術と、ピストン１３６の重心を軸心に対して鉛直方向の上側または下側に位置させる効率向上技術とは、それぞれが効率向上に寄与するものである。本実施の形態ではさらに、ピストン１３６の潤滑性の向上技術により、ピストン１３６の重心位置による効率向上技術がさらに高められ、従来技術を基本とする標準的な密閉型圧縮機と比較して、効率向上の割合が顕著であると結論付けられる。
【０５６７】
さらに、２３ｒｐｓ以下の回転数で運転する際には、密閉型圧縮機である圧縮機２８の全損失に対する固定損失の比率が大きいものの、そういった消費電力の低減効果が高い低回転数の運転において、摺動損失の低減や低振動化を実現することができ、その効果は低回転数運転で特に顕著なものとなる。
【０５６８】
また、冷媒Ｒ６００ａの密度は、従来から冷蔵庫などに用いられている冷媒Ｒ１３４ａと比較して小さい。そのため、冷媒Ｒ１３４ａを使用する密閉型圧縮機と同じ冷凍能力を得るためには、冷媒Ｒ６００ａを用いる場合、気筒容積が大きくなり、ピストン１３６の外径が大きくなる。
【０５６９】
さらに、実施の形態５から７で説明したように、圧縮機２８は、ピストン１３６の直径を大きくすることで大きな気筒容積を形成し、これにより、幅広い回転数で運転した場合でも高い信頼性を備えた圧縮機を実現し、かつ、省エネルギーモードでの節電運転と高負荷冷却モードでの高能力の冷却とを両立を実現している。
【０５７０】
そのため、ボア孔１７５とピストン１３６との隙間を介して密閉容器１０３内に冷媒１０４が漏れる流路断面積が大きくなり、冷媒１０４が漏れやすくなる。しかしながら本実施の形態におけるピストン１３６は、鉛直方向の上下方向のアンバランスによって上下方向に動きしろを有するという潤滑性の向上技術により、ピストン１３６とボア孔１７５との摺動部の潤滑性を向上させることができる。その結果、ボア孔１７５とピストン１３６との隙間のシール性が向上する。
【０５７１】
従って、本発明のようにピストン１３６の直径が大きくなっても、効果的に冷媒１０４の漏れを低減することができ、高効率の圧縮機を提供することが可能となる。
【０５７２】
また、以上のような効率の高い圧縮機２８を有する冷凍装置を搭載した冷蔵庫２０においては、より消費電力を低減することができる。
【０５７３】
なお、本実施の形態においては、ピストン１３６の鉛直方向上側１９２において、スカート端面１５２から先端面１３６ｆに向かって陥没した抜き部１９４が左右対称に形成されている。しかし、このピストン１３６を逆に組立てて、抜き部１９４が鉛直方向の下方に位置するようにしても、同様に効率が向上することを実験で確認している。
【０５７４】
また、ピストン１３６の鉛直方向上側１９２において、スカート端面１５２から先端面１３６ｆに向かって陥没した抜き部１９４を設け、ピストン１３６の重心を、その軸心に対して鉛直方向下側１９３内に位置するようにしている。しかし、抜き部１９４を設けず、第１凹陥部１５４を第２凹陥部１５５よりも大きい容積とすることで、ピストン１３６の重心を、その軸心に対して鉛直方向下側１９３内に位置するようにしても、同様に実施可能である。
【０５７５】
また、抜き部１９４、第１凹陥部１５４、および第２凹陥部１５５をいずれも設けず、ピストン１３６の鉛直方向上側１９２と鉛直方向下側１９３とで、他の構成により両者の体積が異なるように形成しても、同様に実施可能である。例えば、運転中にピストン１３６とボア孔１７５の圧縮室１３４を形成する内壁面とのクリアランス変化に殆ど影響しない程度に部分的に異なる金属を使用するといった構成などが考えられる。
【０５７６】
以上のように、いずれにしても、ピストン１３６は、その軸心に対して鉛直方向上側１９２または鉛直方向下側１９３に重心が位置するように形成されていれば、運転時の効率が向上することを確認しており、その構成を実現するための詳細な構成は多数存在する。
【０５７７】
例えば、抜き部１９４として、図３３および図３４に示した構成以外の構成を図３５および図３６に示す。
【０５７８】
図３５および図３６において、抜き部１９４は、ピストン１３６のスカート端面１５２から先端面１３６ｆに向かって設けられた穴であり、鉛直方向上側１９２でかつ軸心を通る垂直な平面１９９に対して対称位置に設けられている。もちろん、抜き部１９４が鉛直方向の下方に位置するようにしても、同様に実施可能である。
【０５７９】
また、本実施の形態においては、圧縮要素１１３を電動要素１１０の上方に配置している。しかし、圧縮要素１１３を電動要素１１０の下方に配置しても同様に実施可能である。なお、振動の観点からは、圧縮要素１１３を電動要素１１０の上方に配置し、加振源である圧縮要素１１３からスプリング１７１を介して密閉容器１０３への振動伝達を抑制することが好ましい。
【０５８０】
また、鉛直方向の上下方向のアンバランスによって上下方向に動きしろを有するためには、ピストン１３６の鉛直方向の上側と下側との重量を異なるものにする形態とは異なる形態として、図３７に示すようにピストン１３６の先端面１３６ｆに凸状の突起部１３６ｇを備えてもよい。
【０５８１】
なお、これらの鉛直方向の上下方向のアンバランスによって上下方向に動きしろを有するピストン１３６の形状は、実施の形態７で説明したボア孔１７５にテーパ部１３４ｂを備えた構造と組合わせると、さらに鉛直方向の上下方向に動きしろを用いた相乗効果を得ることができるのは言うまでもない。
【０５８２】
実施の形態７で説明したボア孔１７５にテーパ部１３４ｂを備えた構造によって、圧縮行程の初期には必ずピストンは動きしろを有することができ、よりスムーズに圧縮動作を行うことができる。そのため、大きな気筒容積を形成する際に、通常であればストロークを長くする方がピストンの大きさおよび重量を低減することでアンバランス量を低減することが可能であることにもかかわらず、あえてピストンの直径を大きくすることに焦点を絞った構造を採用した場合であっても、圧縮行程の初期には必ずピストンは鉛直方向の上下方向における動きしろを有することになる。従って、ピストンの直径が大きく、ピストンの長さが短いために不利となる摺動部における片当たり等が抑制され、振動が低く信頼性の高い大気筒容積の圧縮機２８を備えることが可能となる。
【０５８３】
また、上記の密閉型圧縮機である圧縮機２８を搭載した家庭用電気冷蔵庫のような冷凍冷蔵装置（図示せず）とすることで、消費電力を低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【０５８４】
本発明にかかる冷蔵庫は、照度検知手段等の検知手段を設けて、その結果を用いて自動で節電運転等に運転モードを切換える家庭用又は業務用冷蔵庫として実施および応用できる。また、本発明は、家庭用又は業務用冷蔵庫が自動的な節電運転を行う際の制御に適用できる。
【符号の説明】
【０５８５】
２０    冷蔵庫
２１    冷蔵庫本体
２２  冷蔵室
２２ａ    冷蔵室ドア
２３    製氷室
２４    切換室
２５    冷凍室
２６    野菜室
２７    操作部
２７ａ    操作基板
２８    圧縮機
２９    冷却室
３０    冷却器
３１    冷却ファン
３２    ラジアントヒータ
３６    照度センサ
３７    操作スイッチ
３８    表示灯
３９    報知手段（ＬＥＤ）
４０    人感センサ
４１  照度センサカバー
４２    ＬＥＤカバー
４３    操作基板カバー
５１    ドアＳＷ
５２    外気温度センサ
５３    庫内温度センサ
５４    制御手段
５５    記憶手段
５６    温度補償用ヒータ
５７    庫内照明
６１    判定手段
７７    表示部カバー
７８    表示部
７９    基板
８０    照度センサ
８１    ロゴマーク
８２    操作表示部
８２ａ  操作スイッチ
８３    報知ＬＥＤ
８４    受光素子
８５    反射防止部
８６    報知灯カバー
８７    受光部カバー
８９    基板カバー
８９ａ  基板カバー爪部
８９ｂ  サイド壁面
１０３    密閉容器
１１０    電動要素
１１１    回転子
１１２    固定子
１１３    圧縮要素
１１６    機械部
１３０    シャフト
１３２    偏芯部
１３３    シリンダブロック
１３４    圧縮室
１３４ａ  ストレート部
１３４ｂ  テーパ部
１３６    ピストン
１７０    クランクウエイト
１７１    スプリング
１７５    ボア孔
【図１Ａ】
0005604308.tif 000002
【図１Ｂ】
0005604308.tif 000003
【図２Ａ】
0005604308.tif 000004
【図２Ｂ】
0005604308.tif 000005
【図３】
0005604308.tif 000006
【図４】
0005604308.tif 000007
【図５】
0005604308.tif 000008
【図６】
0005604308.tif 000009
【図７】
0005604308.tif 000010
【図８】
0005604308.tif 000011
【図９】
0005604308.tif 000012
【図１０】
0005604308.tif 000013
【図１１】
0005604308.tif 000014
【図１２】
0005604308.tif 000015
【図１３】
0005604308.tif 000016
【図１４Ａ】
0005604308.tif 000017
【図１４Ｂ】
0005604308.tif 000018
【図１５】
0005604308.tif 000019
【図１６】
0005604308.tif 000020
【図１７】
0005604308.tif 000021
【図１８】
0005604308.tif 000022
【図１９】
0005604308.tif 000023
【図２０】
0005604308.tif 000024
【図２１Ａ】
0005604308.tif 000025
【図２１Ｂ】
0005604308.tif 000026
【図２１Ｃ】
0005604308.tif 000027
【図２１Ｄ】
0005604308.tif 000028
【図２２】
0005604308.tif 000029
【図２３】
0005604308.tif 000030
【図２４Ａ】
0005604308.tif 000031
【図２４Ｂ】
0005604308.tif 000032
【図２５Ａ】
0005604308.tif 000033
【図２５Ｂ】
0005604308.tif 000034
【図２６Ａ】
0005604308.tif 000035
【図２６Ｂ】
0005604308.tif 000036
【図２７Ａ】
0005604308.tif 000037
【図２７Ｂ】
0005604308.tif 000038
【図２８】
0005604308.tif 000039
【図２９】
0005604308.tif 000040
【図３０】
0005604308.tif 000041
【図３１】
0005604308.tif 000042
【図３２】
0005604308.tif 000043
【図３３】
0005604308.tif 000044
【図３４】
0005604308.tif 000045
【図３５】
0005604308.tif 000046
【図３６】
0005604308.tif 000047
【図３７】
0005604308.tif 000048
【図３８】
0005604308.tif 000049
【図３９】
0005604308.tif 000050
【図４０】
0005604308.tif 000051
【図４１】
0005604308.tif 000052