(57)【要約】【課題】高速回転している圧縮機の回転数を低下する場合は、低下する前に往復動式圧縮機の高い圧力を低減してシリンダーにかかる負荷を小さくすることで、低速運転での圧縮機の信頼性を向上することができる冷蔵庫を提供する。【解決手段】能力可変型の往復動式圧縮機12、凝縮器13、絞り装置15、16および冷却器６、７を環状に連結した冷凍サイクル11と、前記圧縮機および凝縮器を冷却する放熱ファン19と、冷却器からの冷気を貯蔵空間４に送風する冷却ファン８、９とを有し、高速回転している圧縮機を低速回転に変更する際には、その高速回転を維持した状態で、前記放熱ファンの回転数を所定時間高くし、その後通常回転に戻すとともに、圧縮機の回転数を低下させるようにしたことを特徴とする。【選択図】図３
2007225179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
能力可変型の往復動式圧縮機、凝縮器、絞り装置および冷却器を環状に連結した冷凍サイクルと、前記圧縮機および凝縮器を冷却する放熱ファンと、冷却器からの冷気を貯蔵空間に送風する冷却ファンとを有し、高速回転している圧縮機を低速回転に変更する際には、その高速回転を維持した状態で、前記放熱ファンの回転数を所定時間高くし、その後通常回転に戻すとともに、圧縮機の回転数を低下させるようにしたことを特徴とする冷蔵庫。
【請求項２】
能力可変型の往復動式圧縮機、凝縮器、絞り装置および冷却器を環状に連結した冷凍サイクルと、前記圧縮機および凝縮器を冷却する放熱ファンと、冷却器からの冷気を貯蔵空間に送風する冷却ファンとを有し、高速回転している圧縮機を低速回転に変更する際には、その高速回転を維持した状態で、前記冷却ファンの回転数を所定時間低くし、その後通常回転に戻すとともに、圧縮機の回転数を低下させるようにしたことを特徴とする冷蔵庫。
【請求項３】
能力可変型の往復動式圧縮機、凝縮器、冷媒流可変絞り装置および冷却器を環状に連結した冷凍サイクルと、前記圧縮機および凝縮器を冷却する放熱ファンと、冷却器からの冷気を貯蔵空間に送風する冷却ファンとを有し、高速回転している圧縮機を低速回転に変更する際には、その高速回転を維持した状態で、前記冷媒流可変絞り装置の開度を所定時間減少若しくは閉塞することで循環冷媒量を減少させ、その後通常開度に戻すとともに、圧縮機の回転数を低下させるようにしたことを特徴とする冷蔵庫。
【請求項４】
能力可変型の往復動式圧縮機、凝縮器、絞り装置および冷却器を環状に連結した冷凍サイクルと、前記圧縮機および凝縮器を冷却する放熱ファンと、冷却器からの冷気を貯蔵空間に送風する冷却ファンとを有し、高速回転している圧縮機を低速回転に変更する際には、その高速回転を維持した状態で、所定時間に亙って前記放熱ファンの回転数を高くするとともに、冷却ファンの回転数を低くして運転した後、圧縮機の回転数を低下させるようにしたことを特徴とする冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータによる周波数変換などで能力可変とした往復動式圧縮機を用いた冷蔵室に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、家庭用冷蔵庫については、冷媒を圧縮し吐出する圧縮機としてインバータによる周波数変換などで能力可変型のものを用いており、最近では、コストと信頼性の面から、シリンダ内でピストンを摺動させて冷媒圧縮する往復動式の圧縮機を用いることが多くなっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
そして、この能力可変型圧縮機に凝縮器、絞り装置、冷却器を環状に連結することで冷凍サイクルを形成し、冷却過程や必要に応じて圧縮機の能力を可変して冷凍サイクルを運転するとともに、冷却器で生成された冷気を庫内の冷却ファンによって送風し循環させることで貯蔵室を所定温度に冷却制御している。
【０００４】
前記能力可変型圧縮機は、その冷却運転時にモータ回転数を変化させる場合、前述のごとく、冷媒圧縮部が、モーターの回転をコンロッドによって往復運動に変換し、シリンダ内でピストンを摺動させて圧縮し吐出する往復動式（レシプロ式）であることから、その給油機構上、モータ回転数が低速になるほど摺動部への給油量が減少することになる。ただ、通常時における低速回転での運転圧力は低いため、摺動部にかかる負荷は小さくなり、給油量が少なくとも信頼性が低下することはない。
【特許文献１】特開２００３−２１４７４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、例えば、急速冷凍運転後のように、圧縮機モータが高速回転で冷却運転している状態から中速を通り越して一気に低速回転に移行する場合は、図６に示すように、圧縮機内の高圧側の圧力条件はモータが低速回転になっても急には変化に対応できず、しばらく、例えば５分間程度は、高速運転時と同様の圧力が高い状態が２点鎖線のハッチングで示す時間帯まで継続してしまうため、過渡的には高い圧力条件の下で低速回転する場合が発生する。
【０００６】
そして、その場合には、冷媒圧縮部への給油量が低下することから潤滑油膜が薄くなってしまう状態で、抵抗の大きな力が摺動部に掛かることになり、ピストンとシリンダ間、あるいは、シャフトと軸受け間が金属接触することにより、信頼性を損なう不具合が発生するものであった。
【０００７】
本発明は上記事情を考慮してなされたものであり、高速回転している圧縮機の回転数を低下する場合は、低下する前に往復動式圧縮機の高い圧力を低減してシリンダーにかかる負荷を小さくすることで、低速運転での圧縮機の信頼性を向上することができる冷蔵庫を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１記載の冷蔵庫は、能力可変型の往復動式圧縮機、凝縮器、絞り装置および冷却器を環状に連結した冷凍サイクルと、前記圧縮機および凝縮器を冷却する放熱ファンと、冷却器からの冷気を貯蔵空間に送風する冷却ファンとを有し、高速回転している圧縮機を低速回転に変更する際には、その高速回転を維持した状態で、前記放熱ファンの回転数を所定時間高くし、その後通常回転に戻すとともに、圧縮機の回転数を低下させるようにしたことを特徴とし、請求項２記載の冷蔵庫は、前記請求項１記載の冷凍サイクル、および放熱ファン、冷却ファンとを有する冷蔵庫において、高速回転している圧縮機を低速回転に変更する際には、その高速回転を維持した状態で、前記冷却ファンの回転数を所定時間低くし、その後通常回転に戻すとともに、圧縮機の回転数を低下させるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３記載の冷蔵庫は、前記請求項１記載の冷凍サイクル、および放熱ファン、冷却ファンとを有する冷蔵庫において、高速回転している圧縮機を低速回転に変更する際には、その高速回転を維持した状態で、前記冷媒流可変絞り装置の開度を所定時間減少若しくは閉塞することで循環冷媒量を減少させ、その後通常開度に戻すとともに、圧縮機の回転数を低下させるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
そして、請求項４記載の冷蔵庫は、前記請求項１記載の冷凍サイクル、および放熱ファン、冷却ファンとを有する冷蔵庫において、高速回転している圧縮機を低速回転に変更する際には、その高速回転を維持した状態で、所定時間に亙って前記放熱ファンの回転数を高くするとともに、冷却ファンの回転数を低くして運転した後、圧縮機の回転数を低下させるようにしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明の冷蔵庫によれば、圧力条件が高く冷媒圧縮部の摺動部分への負荷が大きい状態で圧縮機が低速回転することを防止し、信頼性を向上させることができる。
【００１２】
また、請求項２の発明によれば、請求項１に比し放熱ファンの高速回転による騒音増大を招くことなしに、請求項１と同様に圧縮機の信頼性を向上させることができる。
【００１３】
請求項３の発明によれば、放熱ファンの高速回転による騒音増大や、冷却ファンの回転数低下により圧縮機に液冷媒が戻る弊害をなくして、冷媒圧縮部の摺動部分への負荷が大きい状態で圧縮機が低速回転することを防止し、信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面に基づき本発明の１実施例について説明する。図１は、冷蔵庫の縦断面図であり、断熱箱体で形成された冷蔵庫本体（１）の内部を貯蔵空間として最上部に冷蔵室（２）、その下方に野菜室（３）、最下部には冷凍室（４）をそれぞれ独立して配置し、冷蔵室（２）と野菜室（３）との間には、断熱仕切壁を介して多温度切替室（５）と図示しない自動製氷室とを左右に併置しており、各貯蔵室の前面開口には各々専用の扉を設けて開閉自在に閉塞している。
【００１５】
野菜室（３）の後部には、冷却器室を設けて冷蔵空間冷却用の冷却器（６）や冷凍空間冷却用の冷却器（７）および冷却ファン（８）（９）を配置し、本体下部の機械室（10）に設置した冷媒圧縮機（12）の駆動により、前記各冷却器（６）（７）で冷却された冷気を各冷却ファン（８）（９）の回転で各貯蔵室に吹き出し、それぞれの貯蔵室を所定温度に冷却するものである。
【００１６】
前記各貯蔵室は、図２に示すように、インバータによる周波数変換などで能力可変として高温高圧の冷媒ガスを吐出する往復動式の圧縮機（12）、冷媒ガスを放熱液化する凝縮器（13）、冷媒流路を冷蔵用冷却器（６）側と冷凍用冷却器（７）への分流および閉塞する切替え装置である三方弁（14）、この三方弁（14）から第１の絞り装置（15）と高温側である冷蔵用冷却器（６）とを直列に接続して前記圧縮機（12）に戻す回路を形成するとともに、前記三方弁（14）から前記第１の絞り装置（15）と冷蔵用冷却器（６）からなる冷蔵側回路と並列に、第２の絞り装置（16）と低温側の冷凍用冷却器（７）、アキュムレータ（17）および逆止弁（18）を順に連結した冷凍側回路を接続した冷凍サイクル（11）により冷却される。
【００１７】
この冷凍サイクル（11）の各配管は、前記機械室（10）内においてそれぞれを接続してサイクルを形成するとともに、冷媒としてはオゾン層の破壊がなく地球温暖化係数も低いが可燃性であるイソブタンなどの炭化水素系のＨＣ冷媒を封入している。
【００１８】
なお、前記三方弁（14）としては、冷媒流路とともに絞り度合も変更できる電子式膨張弁であるＰＭＶ（Ｐｕｌｓｅ  Ｍｏｔｏｒ  Ｖａｌｖｅ）を使用して、冷凍および冷蔵側への冷媒流路の切替え制御と同時に冷媒の絞り調整制御をおこなうようにしてもよい。
【００１９】
そして、冷蔵室（２）や冷凍室（４）などに設けられた、特に図示しない庫内温度センサーの検知温度により、前記三方弁（14）によって第１の絞り装置（15）と冷蔵用冷却器（６）からなる冷蔵側回路、あるいは、第２の絞り装置（16）と冷凍用冷却器（７）、アキュムレータ（17）、および逆止弁（18）からなる冷凍側回路とに交互に流路を切り替えたり、必要に応じて同時に冷媒を供給して冷却運転するとともに、前記冷蔵用冷却器（６）および冷凍用冷却器（７）の近傍にそれぞれ配設された庫内冷却ファン（８）（９）の回転によって、高温側である冷蔵室（２）や野菜室（３）などの冷蔵空間、および低温側である冷凍室（４）や温度切替室（５）など冷凍空間の各々を独立して設定温度に冷却制御している。
【００２０】
交互冷却運転により、冷蔵温度帯と冷凍温度帯の双方の貯蔵空間がともに所定温度まで冷却された場合には、三方弁（14）を閉塞して圧縮機（12）を停止し、その後貯蔵室内温度の上昇により、いずれかの貯蔵室温が設定温度より高くなった場合は、ふたたび圧縮機（12）および冷却ファン（８）あるいは（９）を起動させて、該当する貯蔵空間を冷却するものであり、前記冷却制御時においては、各庫内温度センサーの検知温度と、冷蔵および冷凍それぞれの庫内設定温度と、その時点の圧縮機（12）や冷却ファン（８）（９）、さらには、機械室（10）内における圧縮機（12）や凝縮器（13）に送風して冷却し、その放熱を促進させる放熱ファン（19）の回転数などの運転状態とから補正計算をおこない、庫内の熱負荷により冷凍能力を可変させて冷蔵と冷凍の交互の冷却運転をおこなうものである。
【００２１】
そして、前記能力可変運転により急速冷凍などの運転制御をおこなう場合は、三方弁（14）の切替えにより冷凍用冷却器（７）側に冷媒を供給し、圧縮機（12）を７３Ｈｚで高速回転するとともに冷凍用ファン（９）を１９００ｒｐｍで高速回転させ、所定の時間、例えば、１５０分間に亙って−４０℃の冷気を冷凍室（４）に送風する急速冷凍運転を実行するものである。
【００２２】
しかして、急速運転時間が終了した際には、圧縮機（12）に対して、高速回転から中速状態を通り越して２７Ｈｚ、あるいは４０Ｈｚ程度の低速運転に移行するように圧縮機回転数の変更指令（ａ）が発せられるが、本発明においては、図３のタイミングチャートに示すように、圧縮機（12）の高速回転を維持した状態で、前記放熱ファン（19）の回転数を所定時間、例えば、５分間に亙ってそれまで以上の高速、例えば、１３００ｒｐｍで回転させ、その後、本来の通常回転数に戻すとともに、圧縮機（12）の回転数も指令された回転数に低下させるようにしている。
【００２３】
上記制御により、圧縮機（12）および凝縮器（13）など高圧側部材は冷却されて放熱し、サイクル内圧力が低下することになり、圧縮部であるシリンダーにかかる高圧側の負荷を小さくすることができる。すなわち、圧縮機（12）の低速運転によりその冷媒圧縮部への給油量が低下し、潤滑油膜が薄くなった状態で高圧による大きな負荷が摺動部に掛かる状況をなくし、圧縮機（12）におけるピストンとシリンダ間やシャフトと軸受け間が金属接触することによって不具合が発生することを防止でき、信頼性を向上することができるものである。
【００２４】
なお、上記においては、急速冷凍運転終了の際の制御について説明したが、これに限らず、冷凍から冷蔵冷却運転への移行の際や温度切替室における温度切り替えの際など、圧縮機（12）の回転数を下げる場合にも同様の制御をおこなうことができるものである。
【００２５】
次に、本発明の実施例２について説明する。前記同様のタイミングチャートである図４に示すように、急速冷凍運転が終了して圧縮機（12）に高速から低速運転に移行するように変更指令（ａ）が発せられた際には、圧縮機（12）の高速回転を維持した状態で冷却ファン（９）の回転数を所定時間、例えば、３分間に亙って低くする。これは、ファン回転数の低い時間が前記実施例のように５分間であると、低回転時間が長過ぎることにより発生する圧縮機への液バックを防止するためであり、その後通常回転数に戻すとともに、圧縮機（12）を指令の回転数に低下させるようにしてもよい。
【００２６】
すなわち、冷却ファン（９）の回転数を低下させることで、冷凍用冷却器（７）の熱交換量が減少することから、まず冷凍サイクル内の低圧側の圧力が下がり、これにともなって高圧側圧力も下がるため、圧力が低下する所定時間経過後に冷却ファン（９）の回転数を本来の通常回転に戻し、同時に、圧縮機（12）の回転数を指令の低速値に変更すれば、サイクル圧力が低下した状態で圧縮機（12）を低回転数で駆動させることになり、上記実施例と同様の信頼性効果を得ることができるとともに、実施例１では、急速冷凍運転終了後に回転数が増大することで発生する放熱ファン（19）の騒音問題をなくすことができる効果がある。
【００２７】
また、高速回転している圧縮機（12）を低速回転に変更する際に、上記の冷却ファン（９）の回転数を低くする制御とともに、上記実施例１の放熱ファン（13）の回転数を高くする制御をこれに加えておこなうようにしてもよい。
【００２８】
続いて、本発明の実施例３について説明する。同様のタイミングチャートである図５に示すように、急速冷凍運転が終了して圧縮機（12）に高速から低速運転に移行するように変更指令（ａ）が発せられた際には、圧縮機（12）の高速回転を維持した状態で前記三方弁（14）を冷媒流可変絞り装置である冷媒膨張弁（ＰＭＶ）として、その開度を所定時間に亙って大幅に絞り込むように制御するものである。弁（14）開度を絞り込むことで、冷凍サイクル（11）内を循環する冷媒量は著しく減少するものであり、その結果、サイクル内の圧力は、高圧側、低圧側とも低下するため、所定時間経過後に三方弁（14）の開度を本来の通常開度に戻し、同時に圧縮機（12）の回転数を指令の低速回転数に変更する。
【００２９】
上記制御によれば、実施例１による制御の場合のように、放熱ファン（13）の高速回転による騒音増大の問題や、実施例２の場合の冷却ファン（９）の回転数低下により圧縮機（12）に液冷媒が戻る弊害をなくして、冷媒圧縮部の摺動部分への負荷が大きい状態で圧縮機（12）が低速回転することを防止し、信頼性を向上させることができる。
【００３０】
なお、上記では、圧縮機回転数の変更指令時に三方弁（14）である冷媒膨張弁の開度を絞り込む制御について説明したが、圧縮機（12）回転数の変更指令時には、所定時間に亙って上記ＰＭＶ膨張弁、あるいは実施例１にいう通常の冷媒切替弁などの三方弁（14）の流路を完全に閉塞するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の１実施形態の冷蔵庫を示す縦断面図である。
【図２】図１に示す冷蔵庫の冷凍サイクル概略図である。
【図３】本発明の実施例１の冷蔵庫制御を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の実施例２の冷蔵庫制御を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施例３の冷蔵庫制御を示すタイミングチャートである。
【図６】従来の制御を示すタイミングチャートっである。
【符号の説明】
【００３２】
１  冷蔵庫本体
４  冷凍室
６  冷蔵用冷却器
７  冷凍用冷却器
８、９  冷却ファン
10  機械室
11  冷凍サイクル
12  圧縮機
13  凝縮器
14  三方弁
15、16  絞り装置
19  放熱ファン
【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】
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