(57)【要約】【課題】冷蔵庫の省エネルギーに関し、圧縮機運転時の放熱パイプからの侵入熱量を低減する。【解決手段】冷凍サイクル２９の凝縮器が冷蔵庫箱体内に配設した放熱パイプ２２のみで構成され、前記冷蔵室２６内に設置した冷蔵室温度検知手段ＴＨ１により圧縮機２１の運転を制御する冷蔵庫において、圧縮機２１を能力可変型とすることにより、ドア開閉等がない低負荷時に圧縮機２１の能力を落とすことにより放熱パイプ２２の温度を下げることができる。その結果、放熱パイプ２２から庫内への熱影響を低減できるので大幅な省エネルギー化が可能である。【選択図】  図１
2004197966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷蔵室、冷凍室を有し、冷凍サイクルの凝縮器が冷蔵庫箱体内に配設した放熱パイプのみで構成され、前記冷蔵室内に設置した冷蔵室温度検知手段により圧縮機の運転を制御する冷蔵庫において、圧縮機を能力可変型とすることを特徴とする冷蔵庫。
【請求項２】
冷蔵室側ウレタン内もしくは冷蔵室庫内に冷蔵室を加熱するヒータを設け、圧縮機停止時に通電することを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
【請求項３】
外気温度検知手段により検知した温度によりヒータの通電率を制御することを特徴とする請求項２に記載の冷蔵庫。
【請求項４】
外気温温度検知手段により検知した温度により、ファンの回転数を可変することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
【請求項５】
冷蔵室、冷凍室を有し、冷凍サイクルの凝縮器が冷蔵庫箱体内に配設した放熱パイプのみで構成された冷蔵庫において、圧縮機を能力可変型とするとともに能力可変型圧縮機の回転数を２段階制御とすることを特徴とする冷蔵庫。
【請求項６】
能力可変型圧縮機の回転数の低速側と高速側の回転数比を１．５倍以下としたことを特徴とする請求項５に記載の冷蔵庫。
【請求項７】
冷蔵庫の電動機の定格消費電力を６０Ｗ以下としたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
【請求項８】
定格内容積が２００Ｌ以下であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
【請求項９】
冷蔵庫箱体断熱部に真空断熱材を備えたことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
【請求項１０】
冷媒として可燃性冷媒を用いたことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷蔵庫の省エネルギーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、冷却システムの凝縮器としての放熱パイプを冷蔵庫箱体内に配設した冷蔵庫が普及している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１１に従来の冷却サイクル並びに冷蔵庫の概略図を示す。
【０００４】
冷蔵庫１の本体２は、前方に開口する鋼板製の外箱３と、この外箱３内に間隔を持たせて組み込まれた前方に開口する合成樹脂製の内箱４と、これら外箱３と内箱４間に充填発泡された発泡ポリウレタン断熱材５とから構成されている。内箱４は上下に仕切る水平の仕切部（６ａ、６ｂ、６ｃ）によって上下４段に区画され貯蔵室が形成されている。最上段に冷蔵室１１、２段目に野菜室１２、３段目左側に製氷室１３Ａと、同じく右側に切替室１３Ｂ、４段目に冷凍室１４が配置され、製氷室１３Ａと切替室１３Ｂとの間には、縦仕切壁１５が設けられている。
【０００５】
これら各貯蔵室の開口側には、各貯蔵室に対応して開閉自在に密閉される図示しない扉が設けられ、各扉には庫内と外気とをシールするため、図示しない扉ガスケットが設けられている。
【０００６】
この扉ガスケットと本体側の開口周辺の前面部１６で庫内温度と外気温度との差異によって結露が生じる恐れがある。この結露を防止するため放熱パイプ８が配設されている。なお、冷蔵室１１および野菜室１２が冷蔵温度帯、製氷室１３Ａおよび冷凍室１４が冷凍温度帯に保持されている。切替室１３Ｂは、庫内温度が選択可能である。
【０００７】
また、放熱パイプ８は、機械室に配設される図示しない圧縮機から吐出された高い温度の冷媒が流れる配管を庫内温度と外気温度との差が大きい冷凍室１４や製氷室１３Ａの開口に配設し、逆に放熱が進んで温度が低下した配管を温度差の小さい冷蔵室１１の開口に配設した構成としている。
【０００８】
これにより、各温度帯室周辺で発生する結露を防止するのに見合った熱量を適正に分配することが可能となる。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−６２０２３号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成は、結露は抑えられるものの圧縮機から吐出された高い温度の冷媒が流れる放熱パイプ８を、放熱パイプと温度差が大きい冷凍室１４周辺部に配設する構成としているために、圧縮機運転時の放熱パイプ８から冷凍室１４への侵入熱量が極端に大きくなり、エネルギー消費量が大きくなるという課題があった。
【００１１】
また、従来より、２００Ｌ以下の冷蔵庫に多く採用されている冷蔵庫は、コスト低減、容積効率向上による省スペース化を図るために、冷蔵庫箱体内のみに放熱パイプを配設している。このような冷蔵庫では、機械室内に凝縮器を配設して庫外に放熱した後、冷蔵庫箱体内の放熱パイプで放熱を行う形式の冷蔵庫と比較して、圧縮機運転時の放熱パイプから庫内への侵入熱量が大きいことが課題であった。
【００１２】
また、従来より、２００Ｌ以下のいわゆる小型冷蔵庫と呼ばれるものにおいては、コスト低減を図るため、冷凍室に設けた冷却器と冷却ファンからの冷気を冷蔵室内に配分し、冷蔵室の温度を検知して圧縮機の運転を制御し、冷蔵室内に自動ダンパーを設けないものがある。このような冷蔵庫では、冷蔵室の温度を優先して制御するため、たとえば周囲温度が低くなった場合、周囲からの吸熱による冷蔵室内の温度上昇が少なくなり、圧縮機の運転率が低下することで、冷凍室の温度が所定の温度を確保できなくなるという課題があった。そして、その課題を解決するために冷蔵室内にヒータを設け、圧縮機停止時に加熱することが行なわれ、増電要素となっていた。
【００１３】
本発明は、従来の課題を解決するもので、２００Ｌ以下のいわゆる小型冷蔵庫の省エネルギーを図ることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の発明は、冷蔵室、冷凍室を有し、冷凍サイクルの凝縮器が冷蔵庫箱体内に配設した放熱パイプのみで構成され、前記冷蔵室内に設置した冷蔵室温度検知手段により圧縮機の運転を制御する冷蔵庫において、圧縮機を能力可変型としたものであり、庫内の負荷変動に合わせて圧縮機の能力を可変できるので例えば扉開閉のない安定時には、圧縮機の能力を小さくすることにより高圧側圧力が下がり、凝縮器としての放熱パイプの温度を下げることができ、庫内への侵入熱量の低減が可能となり省エネルギー化が図れる。また、圧縮機を低い能力で運転することで圧縮機の運転時間を延ばすことができ冷凍室に必要な冷却量を確保することが可能となる。
【００１５】
また、圧縮機の運転時間が延びるので放熱パイプによる冷蔵庫外表面の結露防止効果が大きくなる。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、冷蔵室側ウレタン内もしくは冷蔵室庫内に冷蔵室を加熱するヒータを設け、圧縮機停止時に通電するものであり、低外気温時、冷凍室温度を確保できるとともに、圧縮機を低い能力で運転することで圧縮機停止時間を減らし、ヒータの通電率を小さくすることができ、消費電力量の低減が可能となる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、外気温度検知手段により検知した温度によりヒータの通電率を制御するものであり、周囲温度に適したヒータの通電が可能となり、従来、特に圧縮機の運転時間が短くなる低外気温時の冷凍室の冷却量を確保するためにアルミ箔ヒータを圧縮機の運転時間が長い高外気温時にも圧縮機停止時に１００％一定通電しており、無駄な熱量を冷蔵室庫内に与えていたために消費電力量の増大の要因となっていたが、外気温が高くなるとアルミ箔ヒータを必要最小限の通電率で通電することにより無駄がなくなり大幅な消費電力量の低減が可能となる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発明において、外気温温度検知手段により検知した温度により、ファンの回転数を可変するものであり、低外気温時にファンの回転数つまり送風量を下げると、冷凍室の風量比率が大きくなり冷蔵室の風量比率が小さくなるので、冷凍室と冷蔵室の冷却量比率が冷凍室側に大きくなり、冷凍室の冷却量の確保が容易となる。また、冷蔵室の冷却量比率が低下するので圧縮機の停止時間が短くなり、アルミ箔ヒータの通電時間を短くすることができ消費電力量の削減が可能となる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発明において、能力可変型圧縮機の回転数を２段階制御としたものであり、多段変速型の場合は庫内負荷と連動して速やかに圧縮機の回転数を上げることができるので、負荷変動に対してフレキシブルに対応できるというメリットがある反面、圧縮比が大きく効率が悪い状態での運転時間が長くなるので消費電力量が大きくなるという課題があったが、圧縮機の回転数変化幅を２段階とし庫内負荷が極端に増大した場合のみ、高速側の回転数で運転し、基本は低速側の回転数で運転することにより圧縮比が小さく効率が良い状態での運転時間を長くできるので消費電力量を削減することが可能となる。
【００２０】
また、圧縮機の能力を速やかに上げていく多段変速型と比較して２段階にすることにより圧縮機の運転時間を延ばすことができるので、冷凍室に必要な冷却量を確保しやすくなるので、従来と比較してアルミ箔ヒータの通電率を小さくすることができ、消費電力量の低減が可能となる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、能力可変型圧縮機の回転数の低速側と高速側の回転数比を１．５倍以下としたものであり、高速時の圧縮機の冷却能力を最小限に抑えることにより、圧縮機の運転時間を最大限にまで延ばすことができ、冷凍室に必要な冷却量を確保しやすくなるので、従来と比較してアルミ箔ヒータの通電率を小さくすることができるので消費電力量の低減が可能となる。
【００２２】
また、圧縮機の急激な高低圧の変動はオイルの供給に支障を来たし、圧縮機の損傷に繋がる恐れがあるが回転数比率を最小限にすることにより回転数変化時の高低圧の変動を給油上問題がないレベルで抑えることが可能となる。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の発明において、冷蔵庫の電動機の定格消費電力を６０Ｗ以下としたものであり、発熱の大きい素子が集積化しているパワー回路ブロックを流れる電流値を１Ａ以下に抑えることにより、パワー素子の小型化、ヒートシンクの小型化もしくは廃止が可能となり信頼性が著しく向上するとともに安価なインバータ基板の提供ができる。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の発明において、定格内容積が２００Ｌ以下としたものであり、例えば一人暮らしの使用者向けの２００Ｌ以下の小型冷蔵庫の場合は外表面積が小さい分、放熱パイプの長さが短いため放熱パイプの温度が高くなり侵入熱量の影響がより大きくなるので、圧縮機の低能力時の放熱パイプ温度低減による吸熱量低減効果を得やすく、それにより消費電力量低減効果をより顕著に得られる。
【００２５】
また、吸熱量が小さいために圧縮機の最大能力を抑えることができるので冷蔵庫の電動機の定格消費電力が小さくなり、パワー素子の小型化、ヒートシンクの小型化もしくは廃止がより可能となり安価なインバータ基板の提供ができる。
【００２６】
請求項９に記載の発明は、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の発明において、冷蔵庫箱体断熱部に真空断熱材を備えたものであり、冷蔵庫の吸熱量をさらに下げることにより圧縮機の最大能力をさらに抑えることができるので冷蔵庫の電動機の定格消費電力が小さくなり、パワー素子の小型化、ヒートシンクの小型化もしくは廃止がより可能となり安価なインバータ基板の提供ができる。
【００２７】
請求項１０に記載の発明は、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の発明において、冷媒として可燃性冷媒を用いたものであり、圧縮機運転時に放熱パイプから庫内への侵入熱量を低減することにより、冷蔵室および冷凍室の温度を確保するために必要な冷却量を低減できるので冷媒封入量を削減でき、可燃性冷媒を用いた場合の安全性を向上することが可能となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図１から図１０を用いて説明する。
【００２９】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における冷蔵庫の概略図、図２は同実施の形態の冷蔵庫の概略断面図である。
【００３０】
図において、２８は冷蔵庫箱体であり、例えば上方部に比較的高温の区画である冷蔵室２６を、下方部に冷蔵室２６と図示しない断熱仕切りで区切られた比較的低温の冷凍室２７を配置しており、例えばウレタンのような断熱材で周囲と断熱した構成をしている。食品等の収納物の出し入れは図示しない断熱ドアを介して行われる。
【００３１】
冷蔵室２６は冷蔵保存のために通常１〜５℃で設定されているが、保鮮性向上のため若干低めの温度、例えば−３〜０℃で設定されることもあり、収納物によって、使用者が自由に上記のような温度設定を切り替えることを可能としている場合もある。また、ワインや根野菜等の保鮮のために、例えば１０℃前後の若干高めの温度設定とする場合もある。
【００３２】
冷凍室２７は冷凍保存のために通常−２２〜−１８℃で設定されているが、保鮮性向上のためより低温の温度、例えば−３０〜−２５℃で設定されることもある。
【００３３】
冷凍サイクル２９は圧縮機２１と放熱パイプ２２とキャピラリ２３と冷却器２４とを接続してある。冷却器２４は冷凍室２７の背面に位置し冷却器２４の近傍には冷却ファン２５が設けられている。また、冷蔵室２６の庫内には冷蔵室温度検知手段ＴＨ１を設け、冷蔵室温度検知手段ＴＨ１により圧縮機２１の運転を制御するものである。
【００３４】
冷凍サイクル２９の凝縮器としては、冷蔵庫断熱部内に配設された放熱パイプ２２のみで構成されている。つまり、圧縮機２１から出た吐出配管は機械室の空間を通りすぐに冷蔵庫断熱箱体内部の放熱パイプ２２に連結されている。そして、放熱パイプ２２は冷蔵庫外箱の断熱材側にアルミテープで固定されている。
【００３５】
また、冷蔵室２６、冷凍室２７奥面近傍には冷却ファン２５の作用により空気を循環させて庫内の冷却を行うために冷蔵室ダクト３０および冷凍室ダクト３１が配設されている。
【００３６】
冷却器２４の作用で低温になった冷凍室ダクト３１内の冷気は、冷凍室２７内に流入する冷気と冷蔵室ダクト３０を通り冷蔵室２６内に流入する冷気とに分流し、それぞれの庫内を冷却した後、再び冷却器２４へと吸い込まれる風路構成をとっている。
【００３７】
また、圧縮機２１は制御手段Ｃ１により、例えばインバータによる回転数制御で冷媒循環量を制御し冷凍能力を変化させることができる能力可変型としている。
【００３８】
なお、圧縮機２１の回転数および運転停止の制御は、制御手段Ｃ１によりサーミスタである冷蔵室温度検知手段ＴＨ１の検出温度を基に制御する。
【００３９】
上記構成において、圧縮機２１の動作により吐出された高温高圧の冷媒は、放熱パイプ２２にて放熱して凝縮液化し、キャピラリ２３に至る。その後、キャピラリ２３で図示しないサクションラインと熱交換しながら減圧されて、冷却器２４に至り蒸発気化する。冷却器２４にて蒸発気化した冷媒は、図示しないサクションラインを経て圧縮機２１に吸入される。冷却器２４で冷やされた冷気は冷却ファン２５により冷凍室ダクト３１および冷蔵室ダクト３０を通り冷凍室２７、冷蔵室２６に送風される。そして、制御手段Ｃ１によりサーミスタである冷蔵室温度検知手段ＴＨ１の検出温度を基に圧縮機２１の回転数および運転停止、冷却ファン２５の制御を行い、冷蔵室２６を所定の温度に制御する。なお、冷凍室２７は、冷凍室ダクト３１および冷蔵室ダクト３０の風量配分により所定の温度になるように設定されている。
【００４０】
したがって、庫内の負荷変動に合わせて圧縮機２１の能力を可変できるので例えば扉開閉のない安定時には、圧縮機２１の回転数を下げることにより凝縮圧力も下がり、凝縮器としての放熱パイプ２２の温度を下げることができる。その結果、放熱パイプ２２から庫内への熱侵入を低減できるので、圧縮機２１の入力低減とともに省エネルギー化が図れる。
【００４１】
そして、内容積が２００Ｌ以下のいわゆる小型冷蔵庫の場合は、外表面積が小さい分、放熱パイプ２２の長さが短いので放熱パイプ２２の温度が高くなり侵入熱量の影響がさらに大きくなる傾向があり、圧縮機２１の低能力時の放熱パイプ温度低減による消費電力量低減効果がより顕著に得られる。
【００４２】
また、従来の、圧縮機が一定速型であり且つ圧縮機のＯＮ／ＯＦＦの制御を冷蔵室温度検知手段の検知温度で行い、冷凍室はダクトの風量分配により冷却する構成からなる冷蔵庫においては、ドア開閉や高外気温等、高負荷条件を考慮して圧縮機の能力設計を行っていたので例えば低外気温条件のように負荷が小さい時に極端に圧縮機の運転時間が低下し、冷凍室の庫内温度維持に必要な冷却量を確保できないという課題があった。また、放熱パイプは圧縮機運転時に高温となるために冷蔵庫外表面の結露防止の効果があるが、運転時間低下に伴って結露が生じやすくなるという課題もあった。
【００４３】
それに対して、本実施の形態の冷蔵庫では、低負荷条件時に圧縮機２１を最低回転数で運転することにより圧縮機２１を低い能力で運転できるので圧縮機２１の運転時間が延び冷凍室２７に必要な冷却量を確保することが可能となる。また、圧縮機２１の運転時間が延びるので冷蔵庫外表面温度が高くなる時間が長くなり、結露を防止することが可能となる。
【００４４】
なお、本実施の形態の冷蔵庫では、冷凍室２７に設けた冷却器２４と冷却ファン２５からの冷気を冷蔵室２６内に配分し、冷蔵室温度検知手段ＴＨ１により、冷蔵室２６の温度を検知して圧縮機２１の運転を制御し、冷蔵室２６内に自動ダンパーを設けていないので、低コスト化、省スペースを図れることはもちろんである。
【００４５】
また、圧縮機２１の能力可変手段をインバータによる回転数制御としたが、図示しない圧縮機のピストンのストロークを制御しても同様の効果が得られる。
【００４６】
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２における冷蔵庫の断面図であり、図４は同実施の形態のタイムチャートである。なお、実施の形態１と同一構成については詳細な説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
【００４７】
冷蔵室ダクト仕切り３２は、冷蔵室内箱と共に冷蔵室ダクト３０を構成するものであり、例えばポリプロピレンで構成されている。アルミ箔ヒータ３３は、冷蔵室２６側の例えば冷蔵室ダクト仕切り３２に配設された温調用ヒータである。そして、インバータによる回転数制御で冷媒循環量を制御し冷凍能力を変化させることができる能力可変型圧縮機２１とアルミ箔ヒータ３３は制御手段Ｃ２により回転数および通電を制御される。
【００４８】
アルミ箔ヒータ３３の通電制御方法を図４に示すタイムチャートにより説明する。
【００４９】
圧縮機２１停止中に、冷蔵室温度検知手段ＴＨ１が所定の温度ｔｈ２を検知すると圧縮機２１を起動する。この時、アルミ箔ヒータ３３の通電を停止する（Ｔ１）。圧縮機２１運転中に、冷蔵室温度検知手段ＴＨ１が所定の温度ｔｈ１以下を検知すると圧縮機２１を停止すると同時にアルミ箔ヒータ３３の通電を開始する（Ｔ２）。圧縮機２１停止中に、冷蔵室温度検知手段ＴＨ１が所定の温度ｔｈ２以上を検知すると圧縮機２１を起動すると同時にアルミ箔ヒータ３３の通電を停止する（Ｔ３）。アルミ箔ヒータ３３を圧縮機２１停止時に通電するのは、特に低外気温条件のように負荷が小さい時に圧縮機２１の運転時間が低下し、冷凍室７の庫内温度維持に必要な冷却量を確保できないので、強制的に冷蔵室２６庫内に熱負荷を与えて圧縮機２１の運転時間を引き伸ばし冷凍室２７の冷却量を確保するためである。
【００５０】
しかし、従来の能力一定型圧縮機では、高負荷条件を考慮して圧縮機の能力設計を行っていたので例えば低外気温条件のように負荷が小さい時に、極端に圧縮機の運転時間が低下し、アルミ箔ヒータ３３の通電時間が増大し消費電力量が増加するといった課題があった。
【００５１】
それに対して、本実施の形態の冷蔵庫では、圧縮機２１を能力可変型とすると低負荷条件時に圧縮機２１を最低回転数で運転することにより圧縮機２１を低い能力で運転できるので、圧縮機２１の運転時間が延び、停止時間が短くなるのでアルミ箔ヒータ３３の通電時間が減少し、大幅な消費電力量の削減が可能となる。
【００５２】
なお、圧縮機１の例えば更なる低回転化による低能力化により、アルミ箔ヒータ１３の廃止も可能であり、安価な冷蔵庫の提供ができる。
【００５３】
また、アルミ箔ヒータ３３を冷蔵室ダクト仕切り３２内に配設するとしたが、冷蔵室側内箱のウレタン側もしくは断熱仕切り３４内に配設しても、同様の効果が得られる。
【００５４】
（実施の形態３）
図５は本発明の実施の形態３における冷蔵庫の断面図である。図６は同実施の形態のタイムチャートである。なお、実施の形態１、２と同一構成については詳細な説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
【００５５】
ＴＨ２は、外気温度を検知する例えばサーミスタである外気温度検知手段であり、例えば冷蔵庫箱体８の天面に配設されている。
【００５６】
図６に示すように、圧縮機２１運転中に、冷蔵室温度検知手段ＴＨ１が所定の温度ｔｈ１を検知すると圧縮機２１を停止すると同時にアルミ箔ヒータ３３の通電を開始する（Ｔ４）。この時、制御手段Ｃ３によりアルミ箔ヒータ３３の通電を通電率Ｘ％で行う。なお、この通電率Ｘ％は外気温度検知手段ＴＨ２の検知温度に依存する関数であり、外気温度が高いほどＸが小さくなる関数としてある。
【００５７】
従来、特に圧縮機の運転時間が短くなる低外気温時の冷凍室冷却量を確保するために、アルミ箔ヒータ３３を圧縮機の運転時間が長く冷凍室の冷却量を確保できる高外気温時にも圧縮機停止に１００％一定通電しており、無駄な熱量を冷蔵室庫内に与えていたために消費電力量の増大の要因となっていたが、外気温が高くなるとアルミ箔ヒータ３３を必要最小限の通電率で通電することにより無駄がなくなり大幅な消費電力量の低減が可能となる。
【００５８】
なお、外気温度検知手段ＴＨ２を冷蔵庫箱体２８の天面に配設するとしたが、冷蔵庫箱体２８の外表面（例えば側面やドア表面）や図示しない制御基板に配設しても同様の効果が得られる。
【００５９】
（実施の形態４）
図７は本発明の実施の形態４における冷蔵庫の断面図である。
【００６０】
図７に示すように、冷却ファン２５は冷凍室ダクト３１近傍に配設している。そのため、冷却ファン２５から吐出される風量が小さくなればなるほど、冷蔵室ダクト３０と冷凍室ダクト３１の風路抵抗を比較すると顕著に冷凍室ダクト３１の風路抵抗が小さくなり、全風量に占める冷凍室２７への風量比率が増加する。
【００６１】
また、同実施の形態の冷蔵庫の冷却ファン２５の電圧テーブルを（表１）に示す。
【００６２】
【表１】
2004197966.tif 000003
【００６３】
外気温別に冷却ファン２５の最低使用電圧が制御され、制御手段Ｃ４で、外気温度検知手段ＴＨ２が所定の温度ｔｈ３以下を検知すると冷却ファン２５の印加電圧の最低値をＶ１として冷却ファン２５の運転を行い、ｔｈ３以上を検知すると最低値をＶ1より大きいＶ２とする。また、ｔｈ３以下の外気温時における冷却ファン２５の電圧の制御は冷蔵室温度検知手段ＴＨ１の検知温度により制御を行う。
【００６４】
従来、圧縮機のＯＮ／ＯＦＦを冷蔵室温度検知手段ＴＨ１で行っていたため、圧縮機の運転時間が短くなる低外気温時の冷凍室の冷却量を確保することが困難であったが、低外気温時に冷却ファン２５の印加電圧を落とし、冷却ファン２５からの吐出風量を小さくすると上記に示したように冷凍室２７の風量比率が大きくなり冷蔵室２６の風量比率が小さくなるので、冷凍室２７と冷蔵室２６の冷却量比率が冷凍室２７側に大きくなり、冷凍室２７の冷却量の確保が容易となる。そして、冷蔵室２６の冷却量比率が低下するので圧縮機２１の停止時間が短くなり、アルミ箔ヒータ３３の通電時間を短くすることができ消費電力量の大幅な削減が可能となる。
【００６５】
また、圧縮機２１を例えばインバータによる回転数制御で冷媒循環量を制御し冷凍能力を変化させることができる能力可変型とするとさらに低外気温時の圧縮機２１の運転時間を延ばすことができるので、アルミ箔ヒータ３３の通電時間を大幅に短くすることができ消費電力量をさらに大幅に削減できる。また、アルミ箔ヒータ３３の廃止も可能となる。
【００６６】
（実施の形態５）
図８は本発明の実施の形態５における冷蔵庫の運転状態を示すタイムチャートである。
【００６７】
圧縮機２１停止中に、冷蔵室温度検知手段ＴＨ１が所定の温度ｔｈ２以上を検知すると図示しない制御手段Ｃ５はこの信号を受け取り、圧縮機２１を回転数ＨＺ１で起動する（Ｔ５）。圧縮機２１を回転数ＨＺ１で運転中に、ドア開閉等により冷蔵庫庫内の温度がさらに上昇し、冷蔵室温度検知手段ＴＨ１が所定の温度ｔｈ４以上を検知すると図示しない制御手段Ｃ５はこの信号を受け取り、圧縮機２１の回転数をＨＺ２に引き上げる（Ｔ６）。圧縮機２１を回転数ＨＺ２で運転中に、庫内が冷却され冷蔵室温度検知手段ＴＨ１が所定の温度ｔｈ４以下を検知すると、圧縮機２１の回転数をＨＺ１に引き下げる（Ｔ７）。以上の動作を繰り返し、冷蔵室温度検知手段ＴＨ１が所定の温度ｔｈ２以下を検知すると、圧縮機２１を停止する（Ｔ８）。
【００６８】
このように、圧縮機２１の回転数を冷蔵室温度検知手段ＴＨ１の検知温度により２段階に変速させるものである。
【００６９】
従来の、圧縮機が多段変速型の場合は庫内負荷と連動して速やかに圧縮機の回転数を上げることができるので、負荷変動に対してフレキシブルに対応できるというメリットがある反面、圧縮比が大きく効率が悪い状態での運転時間が長くなるので消費電力量が大きくなるという課題があった。
【００７０】
しかし、本実施の形態の冷蔵庫では、圧縮機２１の回転数変化幅を２段階とし庫内負荷が極端に増大した場合のみ高速側の回転数ＨＺ２で運転し、基本は低速側の回転数ＨＺ１で運転することにより圧縮比が小さく効率が良い状態での運転時間を長く保てるので消費電力量を削減することが可能となる。
【００７１】
また、圧縮機２１の能力を速やかに上げていく多段変速型と比較して２段階にすることにより圧縮機２１の運転時間を延ばすことができるので、冷凍室２７に必要な冷却量を確保しやすくなり、従来と比較してアルミ箔ヒータ３３の通電率を小さくすることができるのでさらに消費電力量の低減が可能となる。
【００７２】
なお、本実施の形態では圧縮機２１の運転中に圧縮機２１の回転数を冷蔵室温度検知手段ＴＨ１の検知温度によりＵＰ、ＤＯＷＮさせるもので説明したが、一度高速側の回転数ＨＺ２にＵＰしたら圧縮機２１が停止するまでその回転数を維持し続けるという制御にしても同様の効果が得られる。
【００７３】
また、高速側の圧縮機２１の回転数ＨＺ２を低速側の回転数ＨＺ１の１．５倍以下に制御し、高速時の圧縮機１の冷却能力を最小限に抑えることにより、圧縮機２１の運転時間を最大限に延ばすことができる。その結果、冷凍室２７に必要な冷却量を確保しやすくなるので、従来と比較してアルミ箔ヒータ３３の通電率を小さくすることができ、消費電力量の低減が可能となる。
【００７４】
また、圧縮機２１の急激な高低圧の変動はオイルの供給に支障を来たし、圧縮機２１の損傷に繋がる恐れがあるが回転数比率を１．５倍以下にすることにより回転数変化時の高低圧の変動を給油上問題がないレベルで抑えることが可能となる。
【００７５】
また、本実施の形態では圧縮機２１の運転制御を冷蔵室温度検知手段ＴＨ１の検知温度により行なうもので説明したが、冷凍室内の温度で圧縮機２１の運転を制御し、冷蔵室には自動ダンパーを設けたものでも圧縮機の回転数変化幅を２段階、あるいは高速側の圧縮機２１の回転数ＨＺ２を低速側の回転数ＨＺ１の１．５倍以下に制御することによる作用、効果を得られる。
【００７６】
（実施の形態６）
図９は本発明の実施の形態６における冷蔵庫の運転制御装置の構成図である。３５は商用電源（図示せず）から圧縮機２１の能力を可変するための電源を作り出す電力変換部であり、例えばインバータや位相制御などの方法がある。電源変換部３５は、発熱の大きい素子（例えばダイオード、トランジスタなど）を集積化したパワー回路ブロック３６と、所定の電源を得るためにパワー回路ブロック３６の制御を行う電力変換制御部３７とからなる。３８はパワー回路ブロック３６の放熱を促進するヒートシンクである。
【００７７】
ここで、インバータによる回転数制御の場合は圧縮機２１の気筒容積の小容量化や高速側回転数の適正化により、圧縮機２１の冷凍能力すなわち消費電力を最小限化に抑え、冷蔵庫の電動機の定格消費電力を６０Ｗ以下とすることにより、パワー回路ブロック３６を流れる電流値を１Ａ以下に抑えることができる。これにより、パワー回路ブロック３６の温度上昇を抑えることができ、パワー素子の信頼性が著しく向上する。なお、電動機の定格消費電力とは周囲温度３０℃、圧縮機を連続運転とし冷蔵庫内を最も冷える状態にして安定した時の消費電力（入力）を言う。
【００７８】
また、従来例えば３Ａのパワー素子を使用していた場合、１Ａ用のパワー素子への小容量化が可能となり低コスト化が図れる。
【００７９】
また、ヒートシンク３８の小型化もしくは廃止も可能となり安価なインバータ基板の提供ができる。
【００８０】
なお、内容積が２００Ｌ以下のいわゆる小型冷蔵庫の場合は、外気からの吸熱負荷量が小さいために圧縮機２１の最大冷凍能力すなわち最大消費電力を抑えることが容易にできるので、パワー素子の小型化、ヒートシンク３８の小型化もしくは廃止がより安易に可能となる。
【００８１】
（実施の形態７）
図１０は本発明の実施の形態７における冷蔵庫の断面図である。
【００８２】
真空断熱材３９は、例えば冷蔵庫箱体２８背面の内箱と外箱の間に配設された、例えばシート状無機繊維集合体からなる芯材と前記芯材を覆うガスバリア性フィルムで構成されたものである。
【００８３】
冷蔵庫箱体２８の製造にあたっては、真空断熱材３９をあらかじめ例えば冷蔵庫外箱に直接的に接着固定したあと、硬質ウレタンフォームの原料を注入して一体発泡を行う。
【００８４】
真空断熱材３９により、冷蔵庫箱体２８の外気からの吸熱負荷量を低減できるので、圧縮機２１の最大冷凍能力すなわち最大消費電力を抑えることが容易にできるので、パワー素子の小型化、ヒートシンク３８の小型化もしくは廃止がより安易に可能となり安価なインバータ基板の提供ができる。
【００８５】
また、真空断熱材３９を取付けた側の冷蔵庫外箱の壁面温度を上げることができ冷蔵庫外箱の結露を防止することが可能となる。
【００８６】
なお、真空断熱材３９を冷蔵庫外箱に間接的に接着しても同様の効果が得られる。
【００８７】
また、真空断熱材３９を背面に配設するとしたが、冷蔵庫側面の内箱と放熱パイプ２２の間に真空断熱材３９を配設すると、圧縮機２１運転時の放熱パイプ２２から庫内への侵入熱量を低減できるので冷蔵室２６と冷凍室２７の庫内温度を維持するために必要な冷却負荷量が小さくなり、さらに圧縮機２１の最大冷凍能力すなわち最大消費電力を抑えることが可能となり、パワー素子の小型化、ヒートシンク３８の小型化もしくは廃止がさらに安易に可能となる。
【００８８】
（実施の形態８）
本発明の実施の形態８を図１を用いて説明する。
【００８９】
実施の形態１に示したように、圧縮機２１は制御手段Ｃ１により、例えばインバータによる回転数制御で冷媒循環量を制御し冷凍能力を変化させることができる能力可変型としている。
【００９０】
冷蔵室温度検知手段ＴＨ１により検知した温度により、庫内の負荷変動に合わせて圧縮機２１の能力を可変できるので例えば扉開閉のない安定時には、圧縮機２１の能力を落とすことにより放熱パイプ２２の温度を下げることができる。
【００９１】
その結果、冷蔵室２６と冷凍室２７の庫内温度を維持するために必要な冷却負荷量が小さくなり、インバータによる回転数制御の場合は圧縮機２１の気筒容積の小容量化や高速側回転数の適正化により圧縮機２１の冷凍能力を最小限に抑えることが可能となる。
【００９２】
これにより、必要冷媒量の削減が可能となり冷媒として可燃性冷媒を可燃性冷媒を用いた場合の安全性を向上することが可能となる。また、実施の形態７に示したように真空断熱材を配設した冷蔵庫においては、冷蔵庫箱体２８の外気および放熱パイプ２２からの吸熱負荷量を低減できるので、さらに圧縮機２１の圧縮機２１の冷凍能力を最小限に抑えることが可能となり、さらに必要冷媒量が削減でき安全性を向上できる。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１に記載の発明は、冷蔵室、冷凍室を有し、冷凍サイクルの凝縮器が冷蔵庫箱体内に配設した放熱パイプのみで構成され、前記冷蔵室内に設置した冷蔵室温度検知手段により圧縮機の運転を制御する冷蔵庫において、圧縮機を能力可変型としたものであり、庫内の負荷変動に合わせて圧縮機の能力を可変できるので例えば扉開閉のない安定時には、圧縮機の能力を小さくすることにより高圧側圧力が下がり、凝縮器としての放熱パイプの温度を下げることができ、庫内への侵入熱量の低減が可能となり省エネルギー化が図れる。また、圧縮機を低い能力で運転することで圧縮機の運転時間を延ばすことができ冷凍室に必要な冷却量を確保することが可能となる。また、圧縮機の運転時間が延びるので放熱パイプによる冷蔵庫外表面の結露防止効果が大きくなる。
【００９４】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、冷蔵室側ウレタン内もしくは冷蔵室庫内に冷蔵室を加熱するヒータを設け、圧縮機停止時に通電するものであり、低外気温時、冷凍室温度を確保できるとともに、圧縮機を低い能力で運転することで圧縮機停止時間を減らし、ヒータの通電率を小さくすることができ、消費電力量の低減が可能となる。
【００９５】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、外気温度検知手段により検知した温度によりヒータの通電率を制御するものであり、周囲温度に適したヒータの通電が可能となり、従来、特に圧縮機の運転時間が短くなる低外気温時の冷凍室の冷却量を確保するためにアルミ箔ヒータを圧縮機の運転時間が長い高外気温時にも圧縮機停止時に１００％一定通電しており、無駄な熱量を冷蔵室庫内に与えていたために消費電力量の増大の要因となっていたが、外気温が高くなるとアルミ箔ヒータを必要最小限の通電率で通電することにより無駄がなくなり大幅な消費電力量の低減が可能となる。
【００９６】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発明において、外気温温度検知手段により検知した温度により、ファンの回転数を可変するものであり、低外気温時にファンの回転数つまり送風量を下げると、冷凍室の風量比率が大きくなり冷蔵室の風量比率が小さくなるので、冷凍室と冷蔵室の冷却量比率が冷凍室側に大きくなり、冷凍室の冷却量の確保が容易となる。また、冷蔵室の冷却量比率が低下するので圧縮機の停止時間が短くなり、アルミ箔ヒータの通電時間を短くすることができ消費電力量の削減が可能となる。
【００９７】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発明において、能力可変型圧縮機の回転数を２段階制御としたものであり、多段変速型の場合は庫内負荷と連動して速やかに圧縮機の回転数を上げることができるので、負荷変動に対してフレキシブルに対応できるというメリットがある反面、圧縮比が大きく効率が悪い状態での運転時間が長くなるので消費電力量が大きくなるという課題があったが、圧縮機の回転数変化幅を２段階とし庫内負荷が極端に増大した場合のみ、高速側の回転数で運転し、基本は低速側の回転数で運転することにより圧縮比が小さく効率が良い状態での運転時間を長くできるので消費電力量を削減することが可能となる。また、圧縮機の能力を速やかに上げていく多段変速型と比較して２段階にすることにより圧縮機の運転時間を延ばすことができるので、冷凍室に必要な冷却量を確保しやすくなるので、従来と比較してアルミ箔ヒータの通電率を小さくすることができ、消費電力量の低減が可能となる。
【００９８】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、能力可変型圧縮機の回転数の低速側と高速側の回転数比を１．５倍以下としたものであり、高速時の圧縮機の冷却能力を最小限に抑えることにより、圧縮機の運転時間を最大限にまで延ばすことができ、冷凍室に必要な冷却量を確保しやすくなるので、従来と比較してアルミ箔ヒータの通電率を小さくすることができるので消費電力量の低減が可能となる。また、圧縮機の急激な高低圧の変動はオイルの供給に支障を来たし、圧縮機の損傷に繋がる恐れがあるが回転数比率を最小限にすることにより回転数変化時の高低圧の変動を給油上問題がないレベルで抑えることが可能となる。
【００９９】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の発明において、冷蔵庫の電動機の定格消費電力を６０Ｗ以下としたものであり、発熱の大きい素子が集積化しているパワー回路ブロックを流れる電流値を１Ａ以下に抑えることにより、パワー素子の小型化、ヒートシンクの小型化もしくは廃止が可能となり信頼性が著しく向上するとともに安価なインバータ基板の提供ができる。
【０１００】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の発明において、定格内容積が２００Ｌ以下としたものであり、例えば一人暮らしの使用者向けの２００Ｌ以下の小型冷蔵庫の場合は外表面積が小さい分、放熱パイプの長さが短いため放熱パイプの温度が高くなり侵入熱量の影響がより大きくなるので、圧縮機の低能力時の放熱パイプ温度低減による吸熱量低減効果を得やすく、それにより消費電力量低減効果をより顕著に得られる。また、吸熱量が小さいために圧縮機の最大能力を抑えることができるので冷蔵庫の電動機の定格消費電力が小さくなり、パワー素子の小型化、ヒートシンクの小型化もしくは廃止がより可能となり安価なインバータ基板の提供ができる。
【０１０１】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の発明において、冷蔵庫箱体断熱部に真空断熱材を備えたものであり、冷蔵庫の吸熱量をさらに下げることにより圧縮機の最大能力をさらに抑えることができるので冷蔵庫の電動機の定格消費電力が小さくなり、パワー素子の小型化、ヒートシンクの小型化もしくは廃止がより可能となり安価なインバータ基板の提供ができる。
【０１０２】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の発明において、冷媒として可燃性冷媒を用いたものであり、圧縮機運転時に放熱パイプから庫内への侵入熱量を低減することにより、冷蔵室および冷凍室の温度を確保するために必要な冷却量を低減できるので冷媒封入量を削減でき、可燃性冷媒を用いた場合の安全性を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の冷蔵庫の概略図
【図２】同実施の形態の冷蔵庫の断面図
【図３】本発明の実施の形態２の冷蔵庫の断面図
【図４】同実施の形態の冷蔵庫のタイムチャート
【図５】本発明の実施の形態３の冷蔵庫の断面図
【図６】同実施の形態の冷蔵庫のタイムチャート
【図７】本発明の実施の形態４の冷蔵庫の断面図
【図８】本発明の実施の形態５の冷蔵庫の運転状態を示すタイムチャート
【図９】本発明の実施の形態６の冷蔵庫の運転制御装置の構成図
【図１０】本発明の実施の形態７の冷蔵庫の断面図
【図１１】従来の冷蔵庫の概略図
【符号の説明】
２１  圧縮機
２２  放熱パイプ
２５  冷却ファン
２６  冷蔵室
２７  冷凍室
２８  冷蔵庫箱体
２９  冷凍サイクル
３３  アルミ箔ヒータ
３９  真空断熱材
ＴＨ１  冷蔵室温度検知手段
ＴＨ２  外気温度検知手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004197966.tif 000009
【図７】
2004197966.tif 000010
【図８】
2004197966.tif 000011
【図９】
2004197966.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
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