JP5974282B2

JP5974282B2 - 冷蔵庫

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Publication number: JP5974282B2
Application number: JP2012146333A
Authority: JP
Inventors: 秀男西畠
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-12-06
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2016-08-23
Anticipated expiration: 2032-06-29
Also published as: JP2013139988A; EP2789936A4; CN103988033A; WO2013084439A1; EP2789936A1

Description

本発明は、圧縮機の停止時の騒音、振動を低減する冷蔵庫に関するものである。

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

以下、図面を参照しながら上記従来の冷蔵庫について説明する。

図１７は、特許文献１に記載された従来の冷蔵庫の構成を示すものである。

冷蔵庫の箱本体１は、上から冷蔵室２、野菜室３、冷凍室４という構成からなり、冷蔵室２は冷蔵室回転扉５を有し、野菜室３は、野菜室引出扉６、冷凍室４は、冷凍室引出扉７を有している。

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

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

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

特開平１１−１８３０１４号公報

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

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

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

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

本発明は、上記従来の課題を解決するものであって、収納効率と使い勝手の両立および省エネルギーを図り、さらには外観意匠や冷却性能の品位を損なわずに、低騒音、低振動を実現できる冷蔵庫を提供することを目的とする。

上記課題を解決する為に、本発明の冷蔵庫は、前面に扉を備えた貯蔵室が配置された箱本体を有し、上容器と下容器とを備えた密閉容器内に固定子と回転子からなる電動要素と前記電動要素によって駆動される圧縮要素とを収納した圧縮機を備えた冷蔵庫において、前記圧縮機は弾性部材を介して前記箱本体に設置されるものであって、前記圧縮機が停止する時に、前記冷蔵庫の機能部品の動作を制御する圧縮機停止制御手段を有するもので、前記圧縮機停止制御手段は、前記圧縮機の電動要素のトルクを制御するトルク制御手段により前記圧縮機の回転数を２２Ｈｚ以下に低減させながら、前記冷蔵庫の機能部品の動作を前記圧縮機の振幅がさらに小さくなるように制御した状態から前記圧縮機の通電を停止するものである。

これによって、圧縮機の停止時の騒音、振動を機能部品の動作制御で効率的に抑制することが可能となる。

本発明の冷蔵庫は、圧縮機の停止時の騒音、振動を機能部品の動作制御で効率的に抑制することが可能となり、圧縮機及び圧縮機の周辺部材である弾性部材や配管の信頼耐久性を向上させることができるとともに、低騒音、低振動の高品位の冷蔵庫を提供することができる。

本発明の実施の形態１における冷蔵庫の概略断面図同実施の形態の冷蔵庫の概略背面図同実施の形態の冷蔵庫の概略部品展開図同実施の形態の冷蔵庫の圧縮機の縦断面図同実施の形態の冷蔵庫の圧縮機の水平断面図同実施の形態の圧縮機の脚部分の斜視図同実施の形態の圧縮機停止制御手段がファン風量制御手段の場合の圧縮機の振動特性図同実施の形態の圧縮機停止制御手段が循環風路開閉手段の場合の圧縮機の振動特性図同実施の形態の圧縮機停止制御手段が均圧バルブ開閉手段の場合の圧縮機の振動特性図同実施の形態の圧縮機停止制御手段が冷媒循環量調整手段の場合の圧縮機の振動特性図同実施の形態の圧縮機のトルク制御手段の回路図同実施の形態の圧縮機のトルク制御時のデューティ補正のアルゴリズムを示す図同実施の形態の冷蔵庫の弾性部材周りの縦断面図同実施の形態の冷蔵庫の弾性部材周りの縦断面図本発明の実施の形態２における冷蔵庫の弾性部材周りの縦断面図本発明の実施の形態２における冷蔵庫の弾性部材周りの縦断面図従来の冷蔵庫の概略断面図

第１の発明は、前面に扉を備えた貯蔵室が配置された箱本体を有し、上容器と下容器とを備えた密閉容器内に固定子と回転子からなる電動要素と前記電動要素によって駆動される圧縮要素とを収納した圧縮機を備えた冷蔵庫において、前記圧縮機は弾性部材を介して前記箱本体に設置されるものであって、前記圧縮機が停止する時に、前記冷蔵庫の機能部品の動作を制御する圧縮機停止制御手段を有するもので、前記圧縮機停止制御手段は、前記圧縮機の電動要素のトルクを制御するトルク制御手段により前記圧縮機の回転数を２２Ｈｚ以下に低減させながら、前記冷蔵庫の機能部品の動作を前記圧縮機の振幅がさらに小さくなるように制御した状態から前記圧縮機の通電を停止するものである。これによって、圧縮機の停止時の騒音、振動を機能部品の動作制御で効率的に抑制することが可能となり、圧縮機及び圧縮機の周辺部材である弾性部材や配管の信頼耐久性を向上させることができるとともに、低騒音、低振動の高品位の冷蔵庫を提供することができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記圧縮機停止制御手段は、前記圧縮機の電動要素のトルクを制御するトルク制御手段により前記圧縮機の回転数を２２Ｈｚ以下に低減さ
せながら、機械室ファンの風量を増加させ、庫内ファンの風量を低減させるものである。これによって、圧縮機の高低圧差を小さくすることができ、圧縮機の停止時の騒音、振動を機能部品のファン動作制御で効率的に抑制することが可能となる。

第３の発明は、第１の発明において、前記圧縮機停止制御手段は、前記圧縮機の電動要素のトルクを制御するトルク制御手段により前記圧縮機の回転数を２２Ｈｚ以下に低減させながら、循環風路開閉手段を閉じるものである。これによって、圧縮機の停止時の振動を抑制するため、圧縮機及び圧縮機の周辺部材である弾性部材や配管の信頼耐久性を向上させることができるので、低騒音、低振動の高品位の冷蔵庫を提供することができる。

第４の発明は、第１の発明において、前記圧縮機停止制御手段は、前記圧縮機の電動要素のトルクを制御するトルク制御手段により前記圧縮機の回転数を２２Ｈｚ以下に低減させながら、均圧バルブ開閉手段を開けるものである。これによって、圧縮機の停止時の振動を抑制するため、圧縮機及び圧縮機の周辺部材である弾性部材や配管の信頼耐久性を向上させることができるので、低騒音、低振動の高品位の冷蔵庫を提供することができる。

第５の発明は、第１の発明において、前記圧縮機停止制御手段は、前記圧縮機の電動要素のトルクを制御するトルク制御手段により前記圧縮機の回転数を２２Ｈｚ以下に低減させながら、冷媒循環量調整手段を閉じるものである。これによって、圧縮機の停止時の振動を抑制するため、圧縮機及び圧縮機の周辺部材である弾性部材や配管の信頼耐久性を向上させることができるので、低騒音、低振動の高品位の冷蔵庫を提供することができる。

第６の発明は、第１から第５の発明のいずれかにおいて、前記圧縮機は、前記下容器に固着した複数の脚を備え、前記脚の水平方向の周りに壁部を有し、前記脚と前記壁部とは水平方向において空間を有して配置されるものである。これによって、圧縮機の起動停止時や外部振動による定常振動以外の振動を壁部で抑制することができるため、圧縮機及び圧縮機の周辺部材である弾性部材や配管の信頼耐久性を向上させることができ、低騒音、低振動の高品位の冷蔵庫を提供することができる。

第７の発明は、第６の発明において、前記脚と壁部との水平方向の空間距離は、脚孔の内径とピンの外径の差の１／２より小さい値としたものである。これによって、圧縮機の起動停止時や外部振動による定常振動以外の振動で脚が壁に接触しても弾性部材の損傷を防止することができ、信頼性を高めることができる。

第８の発明は、第１から第７の発明のいずれかにおいて、前記脚の鉛直上方向に壁部を有し、前記脚と前記壁部とは鉛直方向において空間を有して配置されるものである。これによって、圧縮機の起動停止時や外部振動による定常振動以外の振動を抑制するため、圧縮機及び圧縮機の周辺部材である弾性部材や配管の信頼耐久性を向上させることができるので、低騒音、低振動の高品位の冷蔵庫を提供することができる。

第９の発明は、第６から第８の発明のいずれかにおいて、前記壁部の一部に弾性体を具備するものである。これによって、圧縮機の起動停止時や外部振動による定常振動以外の振動及び振動による衝撃を抑制するため、圧縮機及び圧縮機の周辺部材である弾性部材や配管の信頼耐久性を向上させることができるので、低騒音、低振動の高品位の冷蔵庫を提供することができる。

第１０の発明は、第１から第９の発明のいずれかにおいて、前記箱本体の天面に凹部を形成し、前記凹部に前記圧縮機が設置されるものである。これによって、いわゆるトップ
ユニット型の冷蔵庫においても、圧縮機の起動停止時や外部振動による定常振動以外の振動及び振動による衝撃を抑制するため、圧縮機及び圧縮機の周辺部材である弾性部材や配管の信頼耐久性を向上させることができるので、低騒音、低振動の高品位の冷蔵庫を提供することができる。

以下、本発明による圧縮機の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の概略断面図、図２は、同実施の形態における冷蔵庫の概略背面図、図３は、同実施の形態における冷蔵庫の概略部品展開図、図４は、同実施の形態における冷蔵庫の圧縮機の縦断面図、図５は、同実施の形態における冷蔵庫の圧縮機の水平断面図、図６は、同実施の形態における冷蔵庫の圧縮機の脚部分の斜視図である。図７は同実施の形態の圧縮機停止制御手段がファン風量制御手段の場合の圧縮機の振動特性図、図８は、同実施の形態の圧縮機停止制御手段が循環風路開閉手段の場合の圧縮機の振動特性図、図９は、同実施の形態の圧縮機停止制御手段が均圧バルブ開閉手段の場合の圧縮機の振動特性図、図１０は、同実施の形態の圧縮機停止制御手段が冷媒循環量調整手段の場合の圧縮機の振動特性図、図１１は同実施の形態の圧縮機のトルク制御手段の回路図、図１２は同実施の形態の圧縮機のトルク制御時のデューティ補正のアルゴリズムである。図１３、１４は、同実施の形態における冷蔵庫の弾性部材周りの図である。

以下に図１から図１４に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、背景技術と同一構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

次に、圧縮機１１の詳細について説明する。

図４から図６において、厚さ２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、密閉容器１０３の内部には、冷媒１０４と底部に冷凍機油１０５が貯留されている。密閉容器１０３の下側には、脚１０６が固着されており、脚１０６に係止された弾性部材２００を介して、冷蔵庫の凹部２７に設けたピン１０８に、弾性部材２００を遊嵌させることで位置を固定している。

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

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

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

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

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

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

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

下容器１０１の一部を構成するターミナル１１５は、密閉容器１０３の内外で電気（図示せず）を連絡するもので、リード線１１６を通して電動要素１１０に電気を供給する。また密閉容器１０３には、冷凍システムの吐出配管３１に接続する為の吐出チューブ１２０とＵターン部３６に接続する為の吸入チューブ１２１と、冷凍システムに冷媒１０４を封入後、システムを閉空間にするための封止チューブ１２２が設けられている。

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

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

次に、圧縮要素１１３の詳細を以下に説明する。

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

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

ピストン１３６は、圧縮室１３４に遊嵌され、連結手段１３７でシャフト１３０の偏芯部１３２に連結され、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、縮小することで密閉容器１０３内の冷媒１０４を吸入マフラー１４０の吸入口１４１から吸込み、シリンダヘッド１４２の内部に設けられたバルブ（図示せず）を介して、シリンダブロック１３３に形成された吐出マフラー１４３と吐出管１４４、吐出チューブ１２０を通って密閉容器１０３の外部の吐出配管３１に吐出する。

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

以上のように構成された冷蔵庫について、以下その動作、作用を説明する。

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

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

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

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

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

次に圧縮機１１の動作について説明する。

圧縮機１１に通電がなされると、ターミナル１１５、リード線１１６を通って電動要素１１０の固定子１１２に電気が供給され、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。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、吐出する容積を気筒容積と云い、気筒容積の大小で冷却する能力が変化する。

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

圧縮機１１と圧縮機設置面２８ｂや天面カバー３４との接触を回避する為に最小隙間が必要であり、天面カバー３４は強度面から最小肉厚が決まるとすると、凹部の深さ（高さ）は、圧縮機１１の高さで決定されてくる。

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

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

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

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

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

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

すなわち、複数定める周波数の上限を商用電源周波数（日本国内に限らず）を上回らない設定の組み合わせとして省エネルギー効果や静音効果を期待し、小型化に関しては、上述のインバーター化による電動要素１１０の厚み低減効果によって対応し、圧縮要素１１３の気筒容積のコンパクト化は敢えて採用しない組み合わせもある。

また、図より密閉容器１０３は上容器１０２と下容器１０１とを備えており、下容器１０１に固着した複数の脚１０６は弾性部材２００を介して凹部に設置するものであって、凹部の圧縮機設置面２８ｂには複数のピン１０８を設けるとともに、ピン１０８に弾性部材２００を配設することで、弾性部材２００の高さを圧縮機設置面２８ｂと圧縮機１１の最下部との距離よりも大きくなるように圧縮機１１を搭載している。

次に図７，１１，１２において圧縮機１１の停止制御手段について説明する。図７の（Ｃ）は本発明の圧縮機１１の停止までの運転周波数の変化、（Ｅ）は従来の圧縮機停止までの運転周波数の変化を示している。また、（Ｂ）は本発明の圧縮機１１の停止までの振幅の変化、（Ｄ）は従来の圧縮機の振幅の変化を示している。図１１はトルク制御の回路図、図１２はトルク制御時のデューティ補正のアルゴリズムを示したものである。

図１１において電動要素１１０の位置検出回路により圧縮機１１の圧縮工程を推定し、デューティ補正を行い、電動要素１１０のトルク制御を行う。図１２において圧縮工程における圧縮要素１１３の負荷トルクに応じたデューティ補正量に変化させることにより、回転子１１１の角速度を略一定に保つため圧縮機１１の振幅を減衰させることができる。

図７の（Ｃ）において圧縮機１１を３０Ｈｚで運転中に停止制御手段が働くと運転周波
数は任意の周波数（１８Ｈｚ）へ低下させる。さらに図７の（Ａ）に示すように機械室ファン３４ａの風量を増加させ、庫内ファン８の風量を低減させることにより、圧縮機１１の吐出圧力である高圧および吸入圧力である低圧を下げ、圧縮機１１の負荷を下げることができる。これにより圧縮機１１の入力値は下がり、振動の振幅値を下げることができる。

さらに圧縮機１１の電動要素１１０にトルク制御としてデューティ補正量を２５％かけることにより図７の（Ｂ）に示すように圧縮機１１の振幅が図７の（Ｄ）に示す従来の停止時の振幅に比べて約５０％となり、より振幅が小さい運転状態となって、より小さい運動エネルギー状態となる。この時点で圧縮機１１の電源を切ることにより、圧縮機１１の停止時の振幅は図７の（Ｂ）に示すように実験データより、図７の（Ｄ）に示す従来の停止制御手段無し時に比べて、約５０％の振幅となる。圧縮機１１の停止直前の運動エネルギーをより小さく抑えることにより、圧縮機１１の停止時の脚１０６の振幅を低減させることができるので弾性部材２００と脚１０６との接触部の毟れや割れ及び切断防止の効果を有する。

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

また本実施の形態では、庫内ファン８の風量を低減させるとしたが、風量はゼロになってもよく、庫内ファン８への通電を切断してもよい。

さらに本実施の形態の圧縮機停止制御手段では、ファン風量調整手段を実施した後にトルク制御手段を実施したが、最初にトルク制御手段を実施した後にファン風量調整手段を実施してもよく、圧縮機１１の停止直前に圧縮機１１の低回転化およびファン風量調整手段およびトルク制御手段が動作していれば問題はなく、前記それぞれの動作の順番には拘らない。

また、上記では、圧縮機停止制御手段として、ファン風量調整手段を用いているが、ファン風量調整手段の代わりに、循環風路開閉手段を用いてもよい。その場合については、図８を用いて説明する。

図８のＣにおいて圧縮機１１を３０Ｈｚで運転中に停止制御手段が働くと運転周波数は任意の周波数（１８Ｈｚ）へ低下させる。さらに図８のＡに示すように冷蔵室循環風路開閉手段及び冷凍室循環風路開閉手段を閉じることにより、圧縮機１１の吐出圧力である高圧および吸入圧力である低圧を下げ、圧縮機１１の負荷を下げることができる。これにより圧縮機１１の入力値は下がり、振動の振幅値を下げることができる。本実施例では両方の循環風路開閉手段を閉としたが、それぞれ個別に閉としてもよい。さらに圧縮機１１の電動要素１１０にトルク制御としてデューティ補正量を２５％かけることにより図８のＢに示すように圧縮機１１の振幅が図８のＤに示す従来の停止時の振幅に比べて約５０％となり、より振幅が小さい運転状態となって、より小さい運動エネルギー状態となる。この時点で圧縮機１１の電源を切ることにより、圧縮機１１の停止時の振幅は図８のＢに示すように実験データより、図８のＤに示す従来の停止制御手段無し時に比べて、約５０％の振幅となる。圧縮機１１の停止直前の運動エネルギーをより小さく抑えることにより、圧縮機１１の停止時の脚１０６の振幅を低減させることができるので弾性部材２００と脚１０６との接触部の毟れや割れ及び切断防止の効果を有する。

尚、本実施例では、トルク制御手段は２２Ｈｚ以下の低回転域でトルク制御を行うと説明したが、もちろん２２Ｈｚ以上でもトルク制御を行っても良い。

さらに本実施例の停止制御手段では、循環風路開閉手段を実施した後にトルク制御手段を実施したが、最初にトルク制御手段を実施した後に循環風路開閉手段を実施してもよく、圧縮機１１の停止直前に圧縮機１１の低回転化および循環風路開閉手段およびトルク制御手段が動作していれば問題はなく、前記それぞれの動作の順番には拘らない。

また、上記では、圧縮機停止制御手段として、循環風路開閉手段を用いているが、循環風路開閉手段の代わりに均圧バルブ開閉手段を用いてもよい。その場合については、図９を用いて説明する。

図９のＣにおいて圧縮機１１を３０Ｈｚで運転中に停止制御手段が働くと運転周波数は任意の周波数（１８Ｈｚ）へ低下させる。さらに図９のＡに示すように均圧バルブ開閉手段３７を開けることにより、圧縮機１１の吐出圧力である高圧および吸入圧力である低圧を下げ、圧縮機１１の負荷を下げることができる。これにより圧縮機１１の入力値は下がり、振動の振幅値を下げることができる。さらに圧縮機１１の電動要素１１０にトルク制御としてデューティ補正量を２５％かけることにより図９のＢに示すように圧縮機１１の振幅が図９のＤに示す従来の停止時の振幅に比べて約５０％となり、より振幅が小さい運転状態となって、より小さい運動エネルギー状態となる。この時点で圧縮機１１の電源を切ることにより、圧縮機１１の停止時の振幅は図９のＢに示すように実験データより、図９のＤに示す従来の停止制御手段無し時に比べて、約５０％の振幅となる。圧縮機１１の停止直前の運動エネルギーをより小さく抑えることにより、圧縮機１１の停止時の脚１０６の振幅を低減させることができるので弾性部材２００と脚１０６との接触部の毟れや割れ及び切断防止の効果を有する。

さらに本実施例の停止制御手段では、均圧バルブ開閉手段を実施した後にトルク制御手段を実施したが、最初にトルク制御手段を実施した後に均圧バルブ開閉手段を実施してもよく、圧縮機１１の停止直前に圧縮機１１の低回転化および均圧バルブ開閉手段およびトルク制御手段が動作していれば問題はなく、前記それぞれの動作の順番には拘らない。

また、上記では、圧縮機停止制御手段として、均圧バルブ開閉手段を用いているが、均圧バルブ開閉手段の代わりに冷媒循環量調整手段を用いてもよい。その場合については、図１０を用いて説明する。

図１０のＣにおいて圧縮機１１を３０Ｈｚで運転中に停止制御手段が働くと運転周波数は任意の周波数（１８Ｈｚ）へ低下させる。さらに図１０のＡに示すように冷媒循環量調整手段３７を閉じることにより、圧縮機１１の吐出圧力である高圧および吸入圧力である低圧を下げ、圧縮機１１の負荷を下げることができる。これにより圧縮機１１の入力値は下がり、振動の振幅値を下げることができる。さらに圧縮機１１の電動要素１１０にトルク制御としてデューティ補正量を２５％かけることにより図１０のＢに示すように圧縮機１１の振幅が図１０のＤに示す従来の停止時の振幅に比べて約５０％となり、より振幅が小さい運転状態となって、より小さい運動エネルギー状態となる。この時点で圧縮機１１の電源を切ることにより、圧縮機１１の停止時の振幅は図１０のＢに示すように実験データより、図１０のＤに示す従来の停止制御手段無し時に比べて、約５０％の振幅となる。圧縮機１１の停止直前の運動エネルギーをより小さく抑えることにより、圧縮機１１の停止時の脚１０６の振幅を低減させることができるので弾性部材２００と脚１０６との接触部の毟れや割れ及び切断防止の効果を有する。

尚、本実施例では、トルク制御手段は２２Ｈｚ以下の低回転域でトルク制御を行うと説
明したが、もちろん２２Ｈｚ以上でもトルク制御を行っても良い。

さらに本実施例の停止制御手段では、冷媒循環量調整手段を実施した後にトルク制御手段を実施したが、最初にトルク制御手段を実施した後に冷媒循環量調整手段を実施してもよく、圧縮機１１の停止直前に圧縮機１１の低回転化および冷媒循環量調整手段およびトルク制御手段が動作していれば問題はなく、前記それぞれの動作の順番には拘らない。

次に、本発明における圧縮機の脚周辺の構造について説明する。

図１３において、ピン１０８に装着された弾性部材２００の上部に装着された脚１０６の水平方向の周りには壁部２０１が設置されている。脚１０６と壁部２０１との水平方向の空間距離２０２は脚１０６の脚孔の内径２０３とピンの外径２０４の差の１／２より小さい値であり、脚１０６が壁部２０１に当接した場合においても弾性部材２００とピン１０８との間には隙間があるため、弾性部材２００が脚１０６とピン１０８に挟まれて切断されることはない。

また、図１４において、壁部２０１の内周部に弾性体２０５が具備されている。脚１０６が壁部２０１に当接した場合においても、壁部２０１に弾性体２０５が具備されているため当接時の衝撃が吸収される。

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

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

さらに、冷蔵庫の輸送時や扉１５ａ開閉時等の外部振動において、圧縮機１１の脚１０６の振動量を小さく抑えることができることから、脚１０６からピン１０８への衝撃力を抑えるためピン１０８の折れ防止の効果を有する。また弾性部材２００においては脚１０６との接触部の毟れや割れ及び切断防止の効果を有する。また圧縮機１１の吸入配管３３のＵターン部３６及び吐出配管３１への応力軽減効果による変形防止や折れ防止効果を有する。また圧縮機１１の密閉容器１０３の凹部２７への当たりを防止することができるので凹部２７の断熱壁内に収納されている真空断熱材（図示せず）の破損防止の効果を有する等、圧縮機１１の周辺部材の信頼耐久性を向上させることができる。

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

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

（実施の形態２）
図１５，１６は、実施の形態２における冷蔵庫の弾性部材２００周りの縦断面図である。なお、実施の形態１と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。また、実施の形態１と共通する技術思想および構成や作用効果については逐一述べないが、本実施の形態に適用して不合理が生じる事項でない限り、同様の内容が含まれていると
する。

図１５において脚１０６の鉛直上方に緩衝空間２０６を介して壁部２０１を有している。図１６において、壁部２０１の内周部に弾性体２０５が具備されている。仮に脚１０６が鉛直方向に移動して、壁部２０１に当接した場合においても、壁部２０１に弾性体２０５が具備されているため当接時の衝撃が吸収される。

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

冷蔵庫の輸送時や扉１５ａ開閉時等の外部振動において、圧縮機１１の脚１０６の振動量を小さく抑えることができることから、脚１０６からピン１０８への衝撃力を抑えるためピン１０８の折れ防止の効果を有する。また弾性部材２００においては脚１０６との接触部の毟れや割れ及び切断防止の効果を有する。また圧縮機１１の吸入配管３３のＵターン部３６及び吐出配管３１への応力軽減効果による変形防止や折れ防止効果を有する。また圧縮機１１の密閉容器１０３の凹部２７への当たりを防止することができるので凹部２７の断熱壁内に収納されている真空断熱材（図示せず）の破損防止の効果を有する等、圧縮機１１の周辺部材の信頼耐久性を向上させることができる。

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

尚、壁部２０１は別部品化してもよく同様の効果を得ることができる。また本仕様は箱本体の底面と背面に渡って凹ませた部位に圧縮機を搭載する、いわゆるボトムマウントタイプの冷蔵庫にも有用であり、同様の効果を得ることができる。

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

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

Claims

前面に扉を備えた貯蔵室が配置された箱本体を有し、上容器と下容器とを備えた密閉容器内に固定子と回転子からなる電動要素と前記電動要素によって駆動される圧縮要素とを収納した圧縮機を備えた冷蔵庫において、前記圧縮機は弾性部材を介して前記箱本体に設置されるものであって、前記圧縮機が停止する時に、前記冷蔵庫の機能部品の動作を制御する圧縮機停止制御手段を有するもので、前記圧縮機停止制御手段は、前記圧縮機の電動要素のトルクを制御するトルク制御手段により前記圧縮機の回転数を２２Ｈｚ以下に低減させながら、前記冷蔵庫の機能部品の動作を前記圧縮機の振幅がさらに小さくなるように制御した状態から前記圧縮機の通電を停止する冷蔵庫。
前記圧縮機停止制御手段は、前記圧縮機の電動要素のトルクを制御するトルク制御手段により前記圧縮機の回転数を２２Ｈｚ以下に低減させながら、機械室ファンの風量を増加させ、庫内ファンの風量を低減させる請求項１に記載の冷蔵庫。
前記圧縮機停止制御手段は、前記圧縮機の電動要素のトルクを制御するトルク制御手段により前記圧縮機の回転数を２２Ｈｚ以下に低減させながら、循環風路開閉手段を閉じる請求項１に記載の冷蔵庫。
前記圧縮機停止制御手段は、前記圧縮機の電動要素のトルクを制御するトルク制御手段により前記圧縮機の回転数を２２Ｈｚ以下に低減させながら、均圧バルブ開閉手段を開ける請求項１に記載の冷蔵庫。
前記圧縮機停止制御手段は、前記圧縮機の電動要素のトルクを制御するトルク制御手段により前記圧縮機の回転数を２２Ｈｚ以下に低減させながら、冷媒循環量調整手段を閉じる請求項１に記載の冷蔵庫。
前記圧縮機は、前記下容器に固着した複数の脚を備え、前記脚の水平方向の周りに壁部を有し、前記脚と前記壁部とは水平方向において空間を有して配置される請求項１から５のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
前記脚と壁部との水平方向の空間距離は、脚孔の内径とピンの外径の差の１／２より小さい値である請求項６に記載の冷蔵庫。
前記脚の鉛直上方向に壁部を有し、前記脚と前記壁部とは鉛直方向において空間を有して配置される請求項１から７のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
前記壁部の一部に弾性体を具備する請求項６から８のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
前記箱本体の天面に凹部を形成し、前記凹部に前記圧縮機が設置される請求項１から９のいずれか一項に記載の冷蔵庫。