(57)【要約】【課題】冷蔵庫において、圧縮機構部の信頼性を確保しつつ省電力化を図るようにする。【解決手段】冷蔵庫は制御装置により回転数を制御されるインバータ駆動圧縮機を搭載している。制御装置は低速運転モードを備えている。低速運転モードは、圧縮機の圧縮機構部に潤滑油を供給可能な最低回転数よりも低い回転数で前記圧縮機を運転すると共に、この運転中に間歇的に最低回転数以上の回転数に上げる運転を行うように制御するものである。【選択図】  図３
2004340542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御装置により回転数を制御されるインバータ駆動圧縮機を搭載した冷蔵庫において、
前記圧縮機の圧縮機構部に潤滑油を供給可能な最低回転数よりも低い回転数で前記圧縮機を運転すると共に、この運転中に間歇的に前記最低回転数以上の回転数に上げる運転を行うように、前記制御装置で制御する低速運転モードを備える
ことを特徴とする冷蔵庫。
【請求項２】
前記圧縮機の断続運転の運転開始時に前記最低回転数以上の回転数で前記圧縮機構部へ給油する運転を行なってから前記最低回転数よりも低い回転数に切替えるように制御する前記低速運転モードとしたことを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
【請求項３】
前記圧縮機の断続運転の運転停止時に前記最低回転数以上の回転数で前記圧縮機構部へ給油する運転を行なってから前記圧縮機の運転を停止させるように制御する前記低速運転モードとしたことを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
【請求項４】
前記最低回転数よりも低い回転数の運転と前記最低回転数以上の運転とを定期的な周期で繰り返し、この繰り返し運転では前記最低回転数よりも低い回転数の運転の時間を前記最低回転数以上の運転の時間より長くなるように制御する前記低速運転モードとしたことを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
【請求項５】
制御装置により回転数を制御されるインバータ駆動圧縮機、凝縮器、前記制御装置により流量抵抗を制御される減圧装置、蒸発器を順次接続して構成された冷凍サイクルを備える冷蔵庫において、
前記圧縮機の圧縮機構部に潤滑油を供給可能な最低回転数よりも低い回転数で前記圧縮機を運転すると共に、この運転中に間歇的に前記最低回転数以上の回転数に上げる運転を行い、これらの運転中に前記減圧装置の流量抵抗を大きくするように、前記制御装置で制御する低速運転モードを備える
ことを特徴とする冷蔵庫。
【請求項６】
並列に接続される流量抵抗の異なる複数のキャピラリチューブと前記キャピラリチューブの接続を切替える流路切替弁とを有する前記減圧装置とし、前記低速運転モード時に前記キャピラリチューブの流量抵抗が大きくなるように前記制御装置で前記流路切替弁を制御することを特徴とする請求項５に記載の冷蔵庫。
【請求項７】
キャピラリチューブとその前方または後方に直列に接続された膨張弁とを有する前記減圧装置とし、前記低速運転モード時に前記膨張弁の流量抵抗が大きくなるように前記制御装置で前記膨張弁を制御することを特徴とする請求項５に記載の冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバータ駆動圧縮機を搭載した冷蔵庫に関し、特に、圧縮機の運転回転数を可能な限り低速化させて運転することにより省電力化を図る冷蔵庫に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
家庭用冷蔵庫に対する省電力化の訴求に伴い、従来からインバータ駆動圧縮機を搭載した冷蔵庫においては、常温時や庫内負荷の軽い時や扉の開閉頻度が少ない時などに、冷蔵庫の庫内温度を適正範囲に保持できるだけの必要最低限の圧縮機入力に抑えるために、最小限の圧縮機回転数まで低速化させて運転することにより、冷蔵庫の消費電力量をできるだけ低減するようにしている。
【０００３】
圧縮機の運転回転数を低速化させていくと、圧縮機構部への潤滑油の供給が減少していくため、従来の低速運転制御では、一定の運転回転数で圧縮機を連続して運転させた場合に圧縮機構部に潤滑油を継続して供給可能な最低回転数Ｎ１を定め、この給油可能な最低回転数Ｎ１以上の運転回転数で圧縮機を運転するように制御している。即ち、この回転数Ｎ１は圧縮機の給油における信頼性を保証できる限界回転数であり、この回転数Ｎ１よりも更に低速化させた回転数で圧縮機を連続的に運転させると、圧縮機構部に十分な潤滑油を供給することができなくなり、信頼性を低下させてしまう問題を抱えていた。
【０００４】
そこで、従来の冷蔵庫では、できるだけ省電力化を図るために、上記の回転数Ｎ１を少しでも下げるべく、圧縮機の給油構造を工夫して低速回転でも十分な潤滑油の供給ができるように対応してきた。このような従来の冷蔵庫に用いられる密閉形電動圧縮機として、特開２０００−３１４３８０号公報（特許文献１）に記載されたものが挙げられる。この密閉形電動圧縮機は、図５に示すように、クランクシャフト２４の縦穴内壁部２４ｂにコイルスプリング２６を設け、縦穴内壁部２４ｂとコイルスプリング２６との相対速度の差によって、低速運転時においても圧縮機構部２２に給油ができるようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３１４３８０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に示された対応を含む圧縮機の圧縮機構部への給油構造の改良による低速化を図る対応では、十分に低速化を図ることが難しく、冷蔵庫の省電力化をさらに進めることが困難であった。従来の対応では、一定の運転回転数で圧縮機を連続して運転させた場合に圧縮機構部に潤滑油を継続して供給可能な最低回転数Ｎ１を限界最低回転数とするものであり、この回転数Ｎ１よりも更に回転数を下げてしまうと、圧縮機構部の信頼性を低下させる問題があるとして、冷蔵庫での圧縮機運転制御における最低回転数を回転数Ｎ１以上とするように制約しており、これが冷蔵庫の省電力化に対する制約となっていた。
【０００７】
本発明の目的は、圧縮機構部の信頼性を確保しつつ省電力化が図れる冷蔵庫を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、制御装置により回転数を制御されるインバータ駆動圧縮機を搭載した冷蔵庫において、前記圧縮機の圧縮機構部に潤滑油を供給可能な最低回転数よりも低い回転数で前記圧縮機を運転すると共に、この運転中に間歇的に前記最低回転数以上の回転数に上げる運転を行うように、前記制御装置で制御する低速運転モードを備える構成にしたことにある。
【０００９】
また、本発明は、制御装置により回転数を制御されるインバータ駆動圧縮機、凝縮器、前記制御装置により流量抵抗を制御される減圧装置、蒸発器を順次接続して構成された冷凍サイクルを備える冷蔵庫において、前記圧縮機の圧縮機構部に潤滑油を供給可能な最低回転数よりも低い回転数で前記圧縮機を運転すると共に、この運転中に間歇的に前記最低回転数以上の回転数に上げる運転を行い、これらの運転中に前記減圧装置の流量抵抗を大きくするように、前記制御装置で制御する低速運転モードを備える構成にしたことにある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の冷蔵庫の複数の実施例について図を用いて説明する。尚、各実施例の図及び従来例の図における同一符号は同一物または相当物を示す。
【００１１】
まず、本発明の第１実施例の冷蔵庫を図１から図４を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は本発明の第１実施例の冷蔵庫の冷凍サイクル及び制御装置を説明する図である。図１において、冷凍サイクル１は、インバータ駆動圧縮機２、凝縮器３、露付き防止バイプ４、ドライヤ５、減圧装置６、蒸発器７を順次環状に接続して構成されている。減圧装置６は、２本の流量抵抗の異なるキャピラリチューブ６ａ、６ｂと、これらキャピラリチューブ６ａ、６ｂの接続を切替える切替弁６ｃとを備えて構成されている。
【００１３】
制御装置８は、圧縮機２の運転回転数を高速から低速まで制御すると共に、流路切替弁６ｃの流路切替を制御するように構成されている。また、制御装置８は、運転制御モードとして、通常運転モードと低速運転モードとを切替制御する。低速運転モードへの切替は、常温時や庫内負荷の軽い時や扉の開閉頻度が少ない時などを検出した場合に行なわれる。
【００１４】
冷凍サイクル１に封入された冷媒（例えばＨＣ冷媒）は、圧縮機２で圧縮されて高温高圧とされ、凝縮器３で周囲空気に放熱され、減圧装置６で減圧され、蒸発器７で周囲空気から吸熱し、圧縮機２に戻される。この動作が繰返されることにより、冷凍サイクルによる冷蔵庫内の冷却が行なわれる。
【００１５】
キャピラリチューブ６ａ、６ｂの流量抵抗はキャピラリチューブ６ａ＜キャピラリチューブ６ｂとなるように設定されている。冷蔵庫の通常運転モード時には、常にキャピラリチューブ６ａの方を冷媒が流れるように制御装置８により流路切替弁６ｃが制御されると共に、キャピラリチューブ６ａの流量抵抗値が通常運転で適正な値になるように定められている。一方、低速運転モード時には、キャピラリチューブ６ｂの方を冷媒が流れるように制御装置８により流路切替弁６ｃが制御されると共に、キャピラリチューブ６ｂの流量抵抗値が低速運転モードで適正な値になるように定められている。この低速運転モード時に圧縮機１が超低速回転となって冷蔵庫の冷却能力が不足する場合に、冷媒がキャピラリチューブ６ａからキャピラリチューブ６ｂに流れるように流路切替弁６ｃを切替えて流量抵抗を増加させる。これによって、蒸発器７の温度を低下させて冷蔵庫の冷却能力の不足を補うことができる。係る流路切替弁６ｃの切替は冷蔵庫の冷却能力の不足を検出した場合に切替えるようにしている。尚、制御を簡単にするために低速運転モードへの切替と同期して流路切替弁６ｃを切替えるようにしてもよい。
【００１６】
次に、圧縮機２の詳細を図２を参照しながら説明する。図２は図１の冷蔵庫に用いる圧縮機の縦断面図である。
【００１７】
圧縮機２は、密閉容器２１内に、圧縮機構部２２及び電動機部２３を収納して構成されている。圧縮機構部２１と電動機部２３とは、給油路２４ａを有するクランクシャフト２４を介して連結されている。密閉容器２１の底部には潤滑油２５が貯留されている。
【００１８】
そして、電動機部２３が運転されると、クランクシャフト２４が回転され、これに伴って圧縮機構部２２が駆動される。圧縮機構部２２が駆動によって、密閉容器２１内の低圧の冷媒が圧縮機構部２２に吸込まれて圧縮され、吐出パイプ２２ａを通して密閉容器２１の外部（凝縮器３）に吐出される。また、クランクシャフト２４の回転によって、密閉容器２１の底部に貯留された潤滑油２５に給油路２４ａによる遠心力が加えられ、この潤滑油２５が給油路２４ａを通って圧縮機構部２２の軸受や摺動部などに供給される。この潤滑油２５の供給は給油路２４ａの遠心力によるものであるため、その供給量は圧縮機２の運転回転数（具体的にはクランクシャフト２４の運転回転数）に比例して低速になると低下する。
【００１９】
次に、低速運転モード時の動作について図３を参照しながら説明する。図３は図１の冷蔵庫の低速運転モード時における圧縮機回転数と時間との関係を示す図である。
【００２０】
図３において、回転数Ｎ１は一定の運転回転数で圧縮機２を連続して運転させた場合に圧縮機構部２２に潤滑油を継続して供給可能な最低回転数、即ち信頼性を保証する最低回転数である。回転数Ｎ２は回転数Ｎ１よりも更に低い回転数である。
【００２１】
室温が比較的高くない時（例えば室温が常温の時）や庫内温度負荷が軽い時や扉開閉動作の頻度が少ない時など、圧縮機２の冷力を回転数Ｎ１による運転時の冷力よりも低い冷力で運転しても庫内温度を適正な範囲に保持できる条件となった場合に、冷蔵庫２の適切な検出手段を用いてこの条件を検出する。制御装置８は、これに基づいて、それまでに運転していた回転数Ｎ１あるいはそれ以上の圧縮機回転数による通常運転モードから、図３に示す低速運転モードに切替制御する。この低速運転モードは、圧縮機回転数を回転数Ｎ１（またはそれ以上の回転数）と回転数Ｎ２とに交互に切替える繰返し運転を基本としている。
【００２２】
冷蔵庫の庫内温度の変化に応じて、上記低速運転モードは運転率１００％の連続運転となる場合もあれば、図３に示すような断続運転（庫内温度が十分冷えていれば圧縮機２を停止する運転）となる場合もある。以下では断続運転をする場合について詳細に説明する。
【００２３】
回転数Ｎ１および回転数Ｎ２の繰返し運転において、回転数Ｎ２での運転時間が長くなると、圧縮機構部２２への給油が不足し、圧縮機構部２２へのストレスが付加されて圧縮機２の入力が上昇する傾向となると共に、圧縮機２の信頼性も確保できなくなるため、図３に示すように、回転数Ｎ２で所定時間（予め定められた第１の時間）Ｔ２運転したら、回転数Ｎ１に切替えて所定時間（予め定められた第２の時間）Ｔ１運転するようにしている。尚、時間Ｔ１＜時間Ｔ２と設定されている。このような構成によって、回転数Ｎ１及び時間Ｔ１で示される圧縮機構部２２への給油が間歇的に行なわれ、低速運転モードを継続した場合でも圧縮機２の積算入力の増加や給油不足による摩耗などが起らないようにすることができる。特に、時間Ｔ２を時間Ｔ１の２倍以上にすることにより、その効果をより一段と向上することができる。
【００２４】
ここで、圧縮機２の積算入力の増加と給油不足による摩耗の防止を両立させて最適になるように、回転数Ｎ１、Ｎ２及び時間Ｔ１、Ｔ２の値を定めることが必要である。回転数Ｎ１、Ｎ２及び時間Ｔ１、Ｔ２の具体的な設定方法を図４の方法と比較して説明する。図４は通常運転モードで低速運転を行った場合の圧縮機回転数と時間との関係を示す図である。
【００２５】
図４の低速運転時の運転パターンは、回転数Ｎ１を一定として与えられて、圧縮機２の運転／停止の断続運転を行うものである。この図４の運転パターンの場合は、図３の低速運転モードの運転パターンに対し、圧縮機２の冷力をより高く保持して運転することになる。このため、図４の運転パターンでは、図３の運転パターンに比較して、回転数Ｎ１で運転している時の圧縮機２の消費電力が大きくなるが、運転率が減少することによって圧縮機２の消費電力が小さくなる。換言すれば、図３の運転パターンでは、図４の運転パターンに比較して、回転数Ｎ１、Ｎ２の繰り返しで運転している時の圧縮機２の消費電力が小さくなるが、運転率が増加することによって圧縮機２の消費電力が大きくなる。
【００２６】
従って、図３の運転パターンの消費電力量を図４の運転パターンの消費電力量より小さくするには、圧縮機２の消費電力量の増加分を減少分が上回ることが必要である。具体的には、以下に説明する考え方に基づいて回転数Ｎ１、Ｎ２、時間Ｔ１、Ｔ２の値を定める。即ち、回転数Ｎ２を少しでも低く設定すれば切替え直後の圧縮機入力はより低減できるが、前述したように回転数を低下するほど給油不足のストレスが増加するため、入力の上昇度合いが大きくなり、時間Ｔ２を長く保持することはできなくなる。また、間歇的に設ける回転数Ｎ１については、高い値にすれば給油がし易くなるので、時間Ｔ１は短くても十分な給油ができる。このような回転数、保持時間、給油状態の相互作用の関係を考慮して、回転数Ｎ１、Ｎ２、時間Ｔ１、Ｔ２の値を適切な組合せに設定することにより、低速運転モードの運転率が従来運転よりも大きくなった場合でも、消費電力量の積算値を従来運転時よりも低減することが可能となる。
【００２７】
また、低速運転モードで圧縮機２が断続する場合に、圧縮機２への給油を十分に確保するための手段として、圧縮機２の始動開始時に、始動開始回転数Ｎ３から直ぐに回転数Ｎ２になるように制御せずに、一定時間ｔ１の間、まず回転数Ｎ１（またはそれ以上の回転数）で運転して給油路２４ｂ及び圧縮機構部２２への給油を確保してから、回転数Ｎ２の運転に切替えるように制御している。さらには、圧縮機２の停止直前に、回転数Ｎ２から回転数Ｎ１（またはそれ以上の回転数）に切替えて一定時間ｔ２の間、給油運転させてから圧縮機を停止させるように制御している。これにより、次に圧縮機２が始動するときに、圧縮機構部２２への給油切れを生じさせないようにすることができる。
【００２８】
回転数Ｎ１の範囲を１４００ｍｉｎ−１〜１６００ｍｉｎ−１とし、回転数Ｎ２の範囲を１２００ｍｉｎ−１〜１４００ｍｉｎ−１とし、時間Ｔ１の範囲を３０秒〜２分未満とし、時間Ｔ２の範囲を２分〜１０分とすることにより、圧縮機構部２２へのストレスを発生させることなく、圧縮機２の信頼性の確保をした上で、低入力運転が実現できて冷蔵庫の消費電力量を従来よりも低減できることが確認できた。
【００２９】
また、時間ｔ１の範囲を１分以上とし、時間ｔ２の範囲を１分以上とすることにより、圧縮機２の断続運転の運転開始時の十分な給油確保できることが確認できた。
【００３０】
そして、回転数Ｎ１、Ｎ２、時間Ｔ１、Ｔ２、ｔ１、ｔ２の値は、冷蔵庫の庫内温度を適正範囲に確保し、且つ圧縮機２の圧縮機構部２２に信頼性上のダメージを与えない条件を満足させる値に設定されている。また、回転数Ｎ１、Ｎ２の繰返し運転による各圧縮機運転時間（圧縮機起動開始から停止までの時間）は、冷蔵庫の庫内温度を適正範囲に確保し、且つ圧縮機２の圧縮機構部２２に信頼性上のダメージを与えない条件を満足させる値に設定されている。
【００３１】
尚、図３における低速運転モードにて、間歇的に設ける回転数Ｎ１は、消費電力量の低減ができる運転パターンとして成立することができれば、回転数Ｎ１以上の値に置き換えても良い。
【００３２】
本実施例によれば、低速化制御モードを設けて圧縮機２を運転させることにより、冷蔵庫の庫内温度を適正範囲に確保し、且つ圧縮機２の圧縮機構部２２に信頼性上のダメージを与えずに、従来決められている圧縮機の信頼性保証最低回転数よりも更に回転数を下げて冷蔵庫を運転することが可能となり、従来よりも更なる省電力化を図ることができる。
【００３３】
次に、本発明の第２実施例を図５を用いて説明する。図５は本発明の第２実施例の冷蔵庫の冷凍サイクル及び制御装置を説明する図である。この第２実施例は、次に述べる通り第１実施例と相違するものであり、その他の点については第１実施例と基本的には同一である。
【００３４】
この第２実施例では、減圧装置６の構成を１本のキャピラリチューブ６ａと膨張弁６ｄの直列接続に置き換えたものである。制御装置８は膨張弁６ｄの開度を制御するようになっている。係る構成において、第１実施例と同様な考え方に基づき、通常運転モードに対して低速運転モードに切り替わるときに、膨張弁６ｄの開度を小さくして減圧装置６全体の流量抵抗を増加させることにより、冷蔵庫の冷却性能が不足する問題を解消して、常に庫内温度を適正な範囲に保持することができるようになっている。
【００３５】
尚、本発明の低速運転モードを行う冷蔵庫の冷凍サイクルとしては、上述した実施例に限らず、低速化運転時に適正な冷力を保持できる冷蔵庫であれば、減圧装置６を１本のキャピラリチューブで与えて通常運転時と低速運転モード時の流量抵抗を同じくした一般的な冷凍サイクル構成に置き換えたものであっても良い。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、圧縮機構部の信頼性を確保しつつ省電力化が図れる冷蔵庫を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の冷蔵庫の冷凍サイクル及び制御装置を説明する図である。
【図２】図１の冷蔵庫に用いる圧縮機の縦断面図である。
【図３】図１の冷蔵庫の低速運転モード時における圧縮機回転数と時間との関係を示す図である。
【図４】通常運転モードで低速運転を行った場合の圧縮機回転数と時間との関係を示す図である。
【図５】本発明の第２実施例の冷蔵庫の冷凍サイクル及び制御装置を説明する図である。
【図６】従来の冷蔵庫における圧縮機の縦断面図である。
【符号の説明】
Ｎ１、Ｎ２…回転数、Ｔ１、Ｔ２、ｔ１、ｔ２…時間、１…冷凍サイクル、２…圧縮機、３…凝縮器、４…露付防止パイプ、５…ドライヤ、６…減圧装置、６ａ、６ｂ…キャピラリチューブ、６ｃ…流路切替弁、６ｄ…膨張弁、７…蒸発器、８…制御装置、２１…密閉容器、２２…圧縮機構部、２２ａ…吐出管、２３…電動機部、２４…クランクシャフト、２４ａ…給油路、２４ｂ…縦穴内壁部、２５…潤滑油、２６…コイルスプリング。
【図１】
2004340542.tif 000003
【図２】
2004340542.tif 000004
【図３】
2004340542.tif 000005
【図４】
2004340542.tif 000006
【図５】
2004340542.tif 000007
【図６】
2004340542.tif 000008