圧縮機の運転制御装置およびそれを搭載した熱交換機器
【課題】冷凍空調装置及び冷蔵庫及び圧縮機において、人を基準とした環境に対して、適切に圧縮機の制御を行うことは困難な課題を有していた。
【解決手段】貯蔵・冷凍空調室１５ｂが配置された箱本体１を有し、密閉容器１０３内に、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を収納した圧縮機１１により、貯蔵・冷凍空調室１５ｂの冷却または加温を行う冷蔵庫および冷凍空調室１５ｂであって、冷蔵庫および冷凍空調室１５ｂは、騒音検知装置２０３と騒音のレベルに呼応した制御を行う騒音駆動制御装置２０１と、騒音駆動制御装置２０１の出力に応じて圧縮機１１の回転を制御し、人の相対感覚として、圧縮機１１が発生する騒音の不快感を排除した制御を行う。
【解決手段】貯蔵・冷凍空調室１５ｂが配置された箱本体１を有し、密閉容器１０３内に、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を収納した圧縮機１１により、貯蔵・冷凍空調室１５ｂの冷却または加温を行う冷蔵庫および冷凍空調室１５ｂであって、冷蔵庫および冷凍空調室１５ｂは、騒音検知装置２０３と騒音のレベルに呼応した制御を行う騒音駆動制御装置２０１と、騒音駆動制御装置２０１の出力に応じて圧縮機１１の回転を制御し、人の相対感覚として、圧縮機１１が発生する騒音の不快感を排除した制御を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍空調装置及び冷蔵庫等の熱交換機器およびこれに搭載される圧縮機の運転制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、この種の冷凍空調装置及び冷蔵庫は、圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器などを順次連通してなる冷凍サイクルを備え、さらに圧縮機に駆動電力を供給する電源回路、電源制御回路やインバータ回路を備え、その電源制御回路、インバータ回路の出力や、出力周波数を負荷に応じて制御することにより、負荷に対応する最適な能力を得、省エネルギー効果の向上などを図るようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１１において、冷凍サイクルは、能力可変式の圧縮機５０１に、凝縮器５０２、パックドバルブ５０３、減圧器、例えば膨張弁５０４、蒸発器５０５、パックドバルブ５０６を順次連通した構成となっている。そして、パックドバルブ５０６と圧縮機５０１の吸込口との間のサクションラインに圧力センサ５０７を設けている。また、凝縮器５０２の近傍には凝縮器用ファン５０８を設けている。
【０００４】
さらに、圧縮機５０１は、インバータ回路５０９を介して商用交流電源５１０に接続されている。
【０００５】
インバータ回路５０９は、電源５１０の電圧を整流し、それを後述する制御部５２０の指令に応じた所定周波数（および電圧）の交流に変換し、圧縮機５０１へ駆動電力として供給するものである。
【０００６】
一方、制御部５２０は、冷凍サイクル装置全般にわたる制御を行なうもので、マイクロコンピュータおよびその周辺回路からなる。
【０００７】
この制御部５２０に、圧力センサ５０７、凝縮器用ファン５０８、インバータ回路５０９、操作部５２１、メモリ５２２、タイマ５２３を接続する。操作部５２１は、運転条件設定用の操作スイッチを有するとともに、パターン切換スイッチとしてデイツプスイッチ５２４を有している。メモリ５２２は、インバータ回路５０９の出力周波数の変化速度のパターンを種々にわたって記憶している。
【０００８】
しかして、制御部５２０は、インバータ回路５０９の出力周波数を負荷（圧力センサ５０７の検知圧力ＰＳとそれに対する設定値との差）に応じて制御する機能手段、インバータ回路５０９の出力周波数ｆの変化速度のパターンをデイツプスイッチ５２４の操作に応じて切換える機能手段を備えている。
【０００９】
次に、上記構成の動作について説明する。
【００１０】
操作部５２１で運転開始操作を行なうと、制御部５２０がインバータ回路５０９を駆動し、圧縮機５０１を起動する。圧縮機５０１が起動すると、その圧縮機５０１から冷媒が吐出され、それが図示実線矢印の方向に流れる。つまり、運転の開始となる。
【００１１】
そして、制御部５２０に入力される温度センサー（図示せず）などの温度情報、圧力情報により、圧縮機５０１の運転を制御する動作を制御部５２０が担っている。制御情報は、メモリ５２２に記憶された情報を用いることで、より適切な圧縮機５０１の回転数制御
、運転制御を行う構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平２−９３２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記従来の構成では、冷凍空調装置及び冷蔵庫及び圧縮機における圧縮機５０１の制御は各種可能であっても、人を基準とした環境に対して、適切に制御を行うことは困難な課題がある。また、圧縮機５０１の不具合等に対して、速やかに制御を行うことも困難な課題がある。即ち、検知の方策として、不十分である課題を有していた。
【００１４】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、人および居住空間等の環境を向上し、また、省エネ化をはか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】
【００１５】
上記課題を解決するために本発明は、人や周りの環境、および、圧縮機自体が発生する騒音による検知を行うことで、圧縮機および圧縮機を搭載した機器の制御を、実際の環境に対応した適正な制御とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、圧縮機および圧縮機を搭載した機器の運転制御を、実際の環境に対応した適正な制御とすることにより、騒音等の人を基準とした周りの環境を向上することができ、さらに、適切に圧縮機を制御することで、人の環境に優しい、省エネルギーかつ異常の検出、対応が容易な信頼性の高い冷凍空調装置及び冷蔵庫及び圧縮機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】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】同実施の形態１における冷蔵庫の概略背面図
【図３】同実施の形態１における冷蔵庫の概略部品展開図
【図４】同実施の形態１における冷蔵庫の圧縮機の縦断面図
【図５】同実施の形態１における冷蔵庫の冷凍サイクル模式図
【図６】同実施の形態１における制御回路の模式図
【図７】同実施の形態１における冷蔵庫の動作アルゴリズム説明図
【図８】同実施の形態１における冷蔵庫の騒音検知装置の模式図
【図９】同実施の形態１における冷蔵庫の騒音検知装置の別仕様の模式図
【図１０】同実施の形態１における冷蔵庫の騒音検知装置のさらに別仕様の模式図
【図１１】従来の冷凍空調装置及び冷蔵庫及び圧縮機の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
請求項１に記載の発明は、騒音検知装置を備える熱交換空間と、前記熱交換空間を冷却あるいは加温する熱交換器と共に冷凍サイクルを構成する圧縮機と、前記騒音検知装置によって検知された騒音のレベルに対応した信号を出力する騒音駆動制御装置と、前記騒音駆動制御装置の出力に応じて前記圧縮機の回転を制御するものである。
【００１９】
かかる構成とすることにより、騒音検知装置は、熱交換空間の外部、内部の騒音環境を検知して騒音のレベルを検知し、それらを特定の周波数等の略分類により、その騒音レベルに対応した制御信号を出力し、圧縮機の運転の停止・休止、あるいは、インバータを用いた回転数制御が可能な圧縮機においては、回転数を制御することができる。より具体的
には、例えば、ある一定の騒音閾値レベルとなり、その騒音閾値が、圧縮機の異常を示したり、あるいは、熱交換空間の周りが静かな環境である場合は、圧縮機を一時的に休止したり、回転数を低下させて圧縮機の発生騒音を低下させたりすることができる。
【００２０】
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、前記騒音検知装置を、簡易なマイクとしたものである。
【００２１】
かかる構成とすることにより、騒音検知装置を、簡易なマイクにして、材料、コスト、取り付けの柔軟性等の生産性を確保することが可能となる。
【００２２】
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、前記マイクを、コイルと振動板によって電流を出力する構成としたものである。
【００２３】
かかる構成とすることにより、マイクの構成は、振動板とコイルであり、材料も少なく、取り付けも容易であり、安価かつ、生産性が高く、また、取り付け場所の制約も緩和される。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記マイクを、コンデンサーもしくは圧電素子を用いて電流を出力する構成としたものである。
【００２５】
かかる構成とすることにより、マイクの構成は、コンデンサー、もしくは、圧電素子であるので、音波の周波数を圧縮機の直接振動などの検出も含めて、より選択的に検出することが可能となる。また、圧電素子の場合は、歪量を検出するので、圧縮機の密閉容器などの直接検出もできることとなる。
【００２６】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、前記騒音駆動制御装置を、夜間等の騒音検知がない場合に、前記圧縮機の出力を低下させるかもしくは停止し、騒音レベルが高い場合は、運転出力を増加させるようにしたものである。
【００２７】
かかる構成とすることにより、夜間などの騒音検知がない場合には、圧縮機の出力を低下することで、実際のエネルギー量を少なくすることが可能である。これにより、人の居住空間等における騒音・振動環境の良化を図ることが可能となる。また、省エネルギーの観点から、人がいない場合には、その出力を低下させる制御を行うことが可能となり、エネルギーの低減に寄与することが可能となる。
【００２８】
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明において、前記熱交換空間の周囲あるいは内部の照度を検知する照度検知装置を設け、前記照度検知装置の信号と前記騒音検知装置の信号により前記圧縮機の運転を制御するようにしたものである。
【００２９】
かかる構成とすることにより、熱交換空間の周囲環境あるいは内部の照度を検知することで、周りの昼夜、および、人の存在等を間接的に検知し、また、実質的な環境を判断する情報を、騒音検知装置との連動により得られる情報と複合することで、環境の種別、分離、判断の精度を向上することが可能となる。これにより、制御精度をさらに向上し、制御のバリエーションを増加させてよりきめの細かい制御を可能とする。
【００３０】
請求項７に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明において、電波や自己発振による標準時検知装置を有し、前記標準時検知装置の信号と前記騒音検知装置の信号により、前記圧縮機の運転を制御するようにしたものである。
【００３１】
かかる構成とすることにより、標準時検知装置は、絶対的日時、曜日、時間を判断することが可能であるので、夜間の判断、曜日や特定の日時の判断が可能となる。このことは、騒音検知装置との連動により、騒音検知レベルが低くとも、必要な日時、時間に圧縮機を可動させたり、逆に騒音検知レベルが高くとも、特定の日時、時間に圧縮機の可動を止めたりすることができる。その結果、絶対日時、時間と実環境状態の複合検知における適切制御をよりきめ細かく行うことができる。これにより、騒音・振動の最適環境の実現、省エネルギー化のさらなる向上を図ることが可能となる。
【００３２】
請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれか一項に記載の発明において、前記圧縮機を、周波数により回転数が可変する構成とし、前記騒音駆動制御装置の回転数出力信号によって回転数を制御するようにしたものである。
【００３３】
かかる構成とすることにより、圧縮機の回転数を変化させることができるので、圧縮機の起動・停止のみならず、より細かい制御を行うことが可能となる。これにより、熱交換空間の環境を、その本来の目的である温度、湿度等の環境管理とともに、騒音・振動等の環境を良化・管理することができる。さらに、圧縮機そのものの駆動制御により、例えば、圧縮機が高負荷で運転されることが好ましくない検出結果を騒音検知装置が得た場合に、回転数の低下を図ることで、その信頼性を向上させることを行う等のよりきめの細かい制御の実現をはかることができる。
【００３４】
請求項９に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記騒音検知装置を、前記圧縮機の騒音を直接検知するようにしたものである。
【００３５】
かかる構成とすることにより、圧縮機の騒音を直接検知する手段として、騒音検知装置を用い、騒音駆動制御装置により、その発生騒音・あるいは音波振動を分類すれば、例えば、圧縮機自体が、異常や好ましくない過負荷状態にあることを分類検出することが可能である。より具体的には、例えば、機械・摺動系が好まざる過負荷にある場合、高周波域の特定音が密閉容器を介して騒音・音波・振動放射されること等があげられ、これらの騒音・音波・振動を検知した場合に、圧縮機を休止したり、回転数を低下させたりする制御を行うことで、圧縮機自体の信頼性を大幅に向上したり、異常な状況の回避を行うことが可能となる。
【００３６】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、前記騒音検知装置を、直接前記圧縮機の密閉容器の一部に直接または近接して設置したものである。
【００３７】
かかる構成とすることにより、前記圧縮機の異常および特性の条件検知の精度を向上し、請求項９に記載した効果をより確実に行うことができる。
【００３８】
請求項１１に記載の発明は、前記熱交換空間を物品貯蔵空間とする冷蔵庫の冷凍サイクル、あるいは前記熱交換空間を居住空間とする空調機器の冷凍サイクルに、請求項１から１０のいずれか一項に記載の圧縮機の運転制御装置を搭載したものである。
【００３９】
かかることにより、冷蔵庫、空調機器の周囲の環境に応じて圧縮機の運転を制御することができ、静寂な環境形成、あるいは過剰な圧縮機の運転の抑制が可能となる。
【００４０】
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。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００４１】
（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１における冷蔵庫の概略背面図、図３は、同実施の形態１における冷蔵庫の概略部品展開図、図４は、同実施の形態１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１における冷蔵庫の冷凍サイクル模式図、図６は、同実施の形態１における冷蔵庫の制御回路の模式図、図７は、同実施の形態１における冷蔵庫の動作アルゴリズム説明図、図８は、同実施の形態１における騒音検知装置の模式図、図９は、同実施の形態１における騒音検知装置の別仕様の模式図、図１０は、同実施の形態１における騒音検知装置のさらに別仕様の模式図である。
【００４２】
図１から図３において、冷蔵庫の箱本体１は、上から冷蔵室２、野菜室３、冷凍室４という配置構成となっている。そして、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。
【００４３】
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・冷凍空調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で冷凍室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に亘って冷蔵室２側に凹ませた凹部２７に設置している。
【００４４】
冷蔵室２には、食品等を収納するための棚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２９ａと第２段収納スペース３０ａにかけては、箱本体１の背面上部に設けた凹部２７が、凸部３０ｂとして出張っている。
【００４５】
このような構成において、圧縮機１１の天面１１ａへの移動に伴い、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。箱本体１は、ＡＢＳ等の樹脂体を真空成形した内箱１３とプリコート鋼板等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等が用いられる。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。
【００４６】
箱本体１は、複数の断熱空間に区分されており、前面には、扉１５ａが設けられている。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いる。断熱区画された貯蔵・冷凍空調室１５ｂは、上から冷蔵室２、並べて設けた引出式の切替え室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。各断熱空間には、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、切替え室引出扉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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
さらに、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（図示せず）が設けられている。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
凹部２７には、ビス等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、ドライヤー、吐出配管３１、吸入配管３３の一部等を収納している。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。
【００５３】
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、熱交換可能にはんだ付けされている。キャピラリー３２は、減圧のため、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ため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、冷蔵庫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、一方の端部が内箱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、ドライヤーや凝縮器、圧縮機１１と各々接続している。
【００５４】
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ための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。
【００５５】
次に、圧縮機１１の詳細について説明する。
【００５６】
図４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が封入され、また、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１０７を介して、冷蔵庫の凹部２７に設けたピン１０８に、弾性部材１０７の孔１０９を遊嵌させることで、その位置を固定している。
【００５７】
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。
【００５８】
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の下端の支持部１１３ａの間に、スプリング１１４を介して弾性支持されている。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に接続するための吐出チューブ１２０と、吸入配管３３に接続するための吸入チューブ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。
【００５９】
圧縮要素１１３の運転により、冷媒１０４は、吸入配管３３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、吐出チューブ１２０から吐出配管３１へと吐出される。
【００６０】
次に、圧縮要素１１３の詳細を以下に説明する。
【００６１】
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を軸支するための軸受部１３５を有し、電動要素１１０の上方に形成されている。ピストン１３６は、圧縮室１３４に遊嵌され、連結手段１３７を介してシャフト１３０の偏芯部１３２に連結されている。この構成により、シャフト１３０の回転運動を往復運動に変換し、ピストン１３６が圧縮室１３４の空間を拡大、縮小するように往復運動を行う。この往復運動に伴い、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。
【００６２】
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。
【００６３】
次に、電動要素１１０の詳細を以下に説明する。
【００６４】
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１５０と、本体部１５０に設けた永久磁石１５１を収納する孔１５２と、永久磁石１５１を挿入した後に孔１５２を塞ぐ端板１５３よりなり、かしめピン１５４によって一体に固着されている。
【００６５】
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からなる。固定子鉄心１６１は、所定間隔において突極部（図示せず）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。以下、ここでの巻線を、突極集中巻と称する。各巻線間は、連絡線（図示せず）で一本に接続されている。
【００６６】
次に、騒音駆動制御装置２０１、騒音検知装置２０３、および、騒音駆動制御装置２０１と連動して圧縮機１１の制御を行う各装置について説明する。
【００６７】
図１から図１０において、騒音検知装置２０３と照度検知装置２０５は、箱本体１の一部に埋め込み配置されている。また、騒音検知装置２０３は、圧縮機１１に近接または、
接触させて配置することも可能であり、検出する騒音の種類により、適切な場所に配置するか、あるいは、複数の騒音に対応するために複数個設ける場合もある。
【００６８】
騒音検知装置２０３の構造は、図８、図９、図１０に示すように、簡易なマイク２１０であり、その構造は、振動板２１３が音波振動を受け、コイル２１１により電流変換するボイスコイル型、圧電素子２１５により起電力発生させる圧電素子型、コンデンサー２１７によりコンデンサー容量変化で検出するコンデンサーマイク型等があり、本実施の形態では、簡易なマイク２１０を用いて、騒音検出を行い、マイク２１０の騒音検知装置２０３により検出された信号は、騒音駆動制御装置２０１に送られる。本実施の形態では、信号は線を流れる構成としているが、近年の無線技術の進歩により、無線による送信も可能である。
【００６９】
照度検知装置２０５も本体の一部に埋め込み設置され、箱本体１や貯蔵冷凍空調室１５ｂ内の照度の検出を行う。一般的には、フォトカプラーを用いることで、その信号を騒音駆動制御装置２０１に送信する。
【００７０】
標準時検知装置２０７は、騒音駆動制御装置２０１の内部あるいは、適切な場所に標準に電波検知を行えるように配設されるか、もしくは、標準時検知装置２０７自体が、初期に標準時間を記憶することにより、標準時検知装置２０７の基本発振により、自己完結で標準時を発信できるような構造であっても構わない。
【００７１】
以上のような構成において、騒音検知装置２０３が検知した信号は、騒音駆動制御装置２０１でそのレベル、種類を判定する。検知の手段としては、簡易に行う方法として、コンデンサーとコイルによる共振回路による共振増幅を行うと、特定の周波数、あるいは周波数領域の騒音を容易に、かつ安価に分離することもできる。そのため、例えば、箱本体１の外部騒音として、ある閾値以上の騒音の有無の判断を行うことで、圧縮機１１の回転の停止、開始、休止、あるいは、本実施の形態に示すように、回転数を変化させうるインバータの圧縮機１１においては、その運転周波数（回転数）を変えることが可能である。
【００７２】
また、貯蔵・冷凍空調室１５ｂの内部の騒音を検知すれば、同様に、貯蔵・冷凍空調室内での、騒音の種別・レベルでの圧縮機１１の運転動作変化を制御することができる。
【００７３】
本発明の実施の形態においては、冷蔵庫でその説明を行っているが、貯蔵・冷凍空調室は、空調される部屋・貯蔵室と置き換えると、部屋の人の存在検知や、部屋で発生する騒音事象に対しての制御を行うことも可能である。
【００７４】
人の存在により、例えば静かな環境においては、回転数を下げ、周りの騒音の高い場合には、やや回転数を上げるようにし、周りの騒音と相関した騒音レベル維持をすることで、人の相対感覚として、圧縮機１１が発生する騒音の不快感を無くす制御を行うことが可能となる。
【００７５】
一方、ある特定以上の騒音レベルに達したことや、ある特定周波数、例えば、低周波振動の帯域音や、高周波数帯域の特定音の騒音が大きいことを検知することによって、圧縮機１１や、箱本体１、あるいは、貯蔵・冷凍空調室１５ｂ内の異常を検出し、圧縮機１１を停止、休止したり、回転数を変更したりすることも可能である。
【００７６】
図６、図７は、騒音検知から圧縮機１１の駆動制御までのブロックを図６に、アルゴリズムの基本的な概要を図７に示したものである。騒音検知装置２０３かと照度検知装置２０５から入った信号は、騒音駆動制御装置２０１で処理され、あらかじめ設定された、判断条件によって、圧縮機１１の駆動を制御するようになっている。
【００７７】
演算処理については、例えば、標準時検知装置２０７により、日時、時間、曜日等を割り出し、昼、夜を判断し、また、照度検知装置においては、箱本体１の設置される周りの照明等の状態や、貯蔵・冷凍空調室１５ｂ内の同様な状態を検知することで、人の存在を判断することが可能となる。これら情報と騒音検知装置２０３より得られた、前述のような、人の存在検知や、周りの騒音状態、騒音と連動した振動状態等を、騒音の周波数を介して判断することが可能となる。換言すると、騒音の周波数は、発生する現象により、大まかに大別することが可能であり、それらを用いた判断のアルゴリズムは、適用される機器、用途等において、種々作成することが可能である。
【００７８】
このようなプログラムを個別に設定することで、各用途、用いられる機器、地域、環境、さらには、各家庭における、個別ユーザーの適切な設定も可能であるとともに、近年の技術を用いれば、それらを学習し、最適な設定値にすることで、騒音環境の大幅な改善が図れる。さらに、これらの利用により、故障等の事前回避も可能となり、さらには、エネルギー量も圧縮機１１の運転の制御との組み合わせにおいて、貯蔵・冷凍空調室１５ｂを使うユーザーに対して、期待する特性面や、騒音等の環境を高品位に保ちながら、エネルギーをも削減していくことが可能となり、環境に優しい技術が提供できる。
【００７９】
次に、マイク２１０の簡素化について、補足説明をする。マイク２１０は、前述したように、例えば、振動板２１３とコイル２１１、磁石２１９の構成等は、最も簡素であり、少ない材料とコストで前述した機能と効果を得ることが可能である。材料とコストを抑制すれば、前述したように、騒音の検知場所は、箱本体１、貯蔵・冷凍空調室１５ｂ、圧縮機１１の他にも、例えば、本実施の形態に示した冷蔵庫においては、庫内の最上段収納スペース２９ａ、第２段収納スペース３０ａ、冷蔵室２等、各部位において可能であり、取り付ける場所においても、例えば、内箱１３の内側と外箱１４の間等にすれば、全く外観を崩さずに、前述した機能を効果的に実現することも可能であり、外観における品位も保つことができる。
【００８０】
さらに、音波、空気振動を利用することは、前述の補足説明となるが、共鳴を利用することによる特性周波選択を可能とする。このことは、簡単な構造により、特定の周波数の選択や、特定部位の検出を容易とするものであり、そのことは、材料使用量、コストの観点とともに、生産性の観点からも本技術の利用を簡単に行えることを意味し、本発明の技術的効果をより高めることも意味するのである。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
以上のように、本発明は、冷蔵庫に限らず、圧縮機を駆動させて、冷却、加熱、空質制御を行う、あらゆる機器に展開が可能であり、同様な構成を用いたあらゆる圧縮機、および、本発明における騒音駆動制御装置の展開応用を図ることができる。
【符号の説明】
【００８２】
１ 箱本体
１１ 圧縮機
１５ｂ 貯蔵・冷凍空調室
１０３ 密閉容器
１１０ 電動要素
１１１ 回転子
１１２ 固定子
１１３ 圧縮要素
２０１ 騒音駆動制御装置
２０３ 騒音検知装置
２０５ 照度検知装置
２１０ マイク
２１１ コイル
２１３ 振動板
２１５ 圧電素子
２１７ コンデンサー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍空調装置及び冷蔵庫等の熱交換機器およびこれに搭載される圧縮機の運転制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、この種の冷凍空調装置及び冷蔵庫は、圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器などを順次連通してなる冷凍サイクルを備え、さらに圧縮機に駆動電力を供給する電源回路、電源制御回路やインバータ回路を備え、その電源制御回路、インバータ回路の出力や、出力周波数を負荷に応じて制御することにより、負荷に対応する最適な能力を得、省エネルギー効果の向上などを図るようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１１において、冷凍サイクルは、能力可変式の圧縮機５０１に、凝縮器５０２、パックドバルブ５０３、減圧器、例えば膨張弁５０４、蒸発器５０５、パックドバルブ５０６を順次連通した構成となっている。そして、パックドバルブ５０６と圧縮機５０１の吸込口との間のサクションラインに圧力センサ５０７を設けている。また、凝縮器５０２の近傍には凝縮器用ファン５０８を設けている。
【０００４】
さらに、圧縮機５０１は、インバータ回路５０９を介して商用交流電源５１０に接続されている。
【０００５】
インバータ回路５０９は、電源５１０の電圧を整流し、それを後述する制御部５２０の指令に応じた所定周波数（および電圧）の交流に変換し、圧縮機５０１へ駆動電力として供給するものである。
【０００６】
一方、制御部５２０は、冷凍サイクル装置全般にわたる制御を行なうもので、マイクロコンピュータおよびその周辺回路からなる。
【０００７】
この制御部５２０に、圧力センサ５０７、凝縮器用ファン５０８、インバータ回路５０９、操作部５２１、メモリ５２２、タイマ５２３を接続する。操作部５２１は、運転条件設定用の操作スイッチを有するとともに、パターン切換スイッチとしてデイツプスイッチ５２４を有している。メモリ５２２は、インバータ回路５０９の出力周波数の変化速度のパターンを種々にわたって記憶している。
【０００８】
しかして、制御部５２０は、インバータ回路５０９の出力周波数を負荷（圧力センサ５０７の検知圧力ＰＳとそれに対する設定値との差）に応じて制御する機能手段、インバータ回路５０９の出力周波数ｆの変化速度のパターンをデイツプスイッチ５２４の操作に応じて切換える機能手段を備えている。
【０００９】
次に、上記構成の動作について説明する。
【００１０】
操作部５２１で運転開始操作を行なうと、制御部５２０がインバータ回路５０９を駆動し、圧縮機５０１を起動する。圧縮機５０１が起動すると、その圧縮機５０１から冷媒が吐出され、それが図示実線矢印の方向に流れる。つまり、運転の開始となる。
【００１１】
そして、制御部５２０に入力される温度センサー（図示せず）などの温度情報、圧力情報により、圧縮機５０１の運転を制御する動作を制御部５２０が担っている。制御情報は、メモリ５２２に記憶された情報を用いることで、より適切な圧縮機５０１の回転数制御
、運転制御を行う構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平２−９３２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記従来の構成では、冷凍空調装置及び冷蔵庫及び圧縮機における圧縮機５０１の制御は各種可能であっても、人を基準とした環境に対して、適切に制御を行うことは困難な課題がある。また、圧縮機５０１の不具合等に対して、速やかに制御を行うことも困難な課題がある。即ち、検知の方策として、不十分である課題を有していた。
【００１４】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、人および居住空間等の環境を向上し、また、省エネ化をはか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】
【００１５】
上記課題を解決するために本発明は、人や周りの環境、および、圧縮機自体が発生する騒音による検知を行うことで、圧縮機および圧縮機を搭載した機器の制御を、実際の環境に対応した適正な制御とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、圧縮機および圧縮機を搭載した機器の運転制御を、実際の環境に対応した適正な制御とすることにより、騒音等の人を基準とした周りの環境を向上することができ、さらに、適切に圧縮機を制御することで、人の環境に優しい、省エネルギーかつ異常の検出、対応が容易な信頼性の高い冷凍空調装置及び冷蔵庫及び圧縮機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】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】同実施の形態１における冷蔵庫の概略背面図
【図３】同実施の形態１における冷蔵庫の概略部品展開図
【図４】同実施の形態１における冷蔵庫の圧縮機の縦断面図
【図５】同実施の形態１における冷蔵庫の冷凍サイクル模式図
【図６】同実施の形態１における制御回路の模式図
【図７】同実施の形態１における冷蔵庫の動作アルゴリズム説明図
【図８】同実施の形態１における冷蔵庫の騒音検知装置の模式図
【図９】同実施の形態１における冷蔵庫の騒音検知装置の別仕様の模式図
【図１０】同実施の形態１における冷蔵庫の騒音検知装置のさらに別仕様の模式図
【図１１】従来の冷凍空調装置及び冷蔵庫及び圧縮機の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
請求項１に記載の発明は、騒音検知装置を備える熱交換空間と、前記熱交換空間を冷却あるいは加温する熱交換器と共に冷凍サイクルを構成する圧縮機と、前記騒音検知装置によって検知された騒音のレベルに対応した信号を出力する騒音駆動制御装置と、前記騒音駆動制御装置の出力に応じて前記圧縮機の回転を制御するものである。
【００１９】
かかる構成とすることにより、騒音検知装置は、熱交換空間の外部、内部の騒音環境を検知して騒音のレベルを検知し、それらを特定の周波数等の略分類により、その騒音レベルに対応した制御信号を出力し、圧縮機の運転の停止・休止、あるいは、インバータを用いた回転数制御が可能な圧縮機においては、回転数を制御することができる。より具体的
には、例えば、ある一定の騒音閾値レベルとなり、その騒音閾値が、圧縮機の異常を示したり、あるいは、熱交換空間の周りが静かな環境である場合は、圧縮機を一時的に休止したり、回転数を低下させて圧縮機の発生騒音を低下させたりすることができる。
【００２０】
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、前記騒音検知装置を、簡易なマイクとしたものである。
【００２１】
かかる構成とすることにより、騒音検知装置を、簡易なマイクにして、材料、コスト、取り付けの柔軟性等の生産性を確保することが可能となる。
【００２２】
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、前記マイクを、コイルと振動板によって電流を出力する構成としたものである。
【００２３】
かかる構成とすることにより、マイクの構成は、振動板とコイルであり、材料も少なく、取り付けも容易であり、安価かつ、生産性が高く、また、取り付け場所の制約も緩和される。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記マイクを、コンデンサーもしくは圧電素子を用いて電流を出力する構成としたものである。
【００２５】
かかる構成とすることにより、マイクの構成は、コンデンサー、もしくは、圧電素子であるので、音波の周波数を圧縮機の直接振動などの検出も含めて、より選択的に検出することが可能となる。また、圧電素子の場合は、歪量を検出するので、圧縮機の密閉容器などの直接検出もできることとなる。
【００２６】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、前記騒音駆動制御装置を、夜間等の騒音検知がない場合に、前記圧縮機の出力を低下させるかもしくは停止し、騒音レベルが高い場合は、運転出力を増加させるようにしたものである。
【００２７】
かかる構成とすることにより、夜間などの騒音検知がない場合には、圧縮機の出力を低下することで、実際のエネルギー量を少なくすることが可能である。これにより、人の居住空間等における騒音・振動環境の良化を図ることが可能となる。また、省エネルギーの観点から、人がいない場合には、その出力を低下させる制御を行うことが可能となり、エネルギーの低減に寄与することが可能となる。
【００２８】
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明において、前記熱交換空間の周囲あるいは内部の照度を検知する照度検知装置を設け、前記照度検知装置の信号と前記騒音検知装置の信号により前記圧縮機の運転を制御するようにしたものである。
【００２９】
かかる構成とすることにより、熱交換空間の周囲環境あるいは内部の照度を検知することで、周りの昼夜、および、人の存在等を間接的に検知し、また、実質的な環境を判断する情報を、騒音検知装置との連動により得られる情報と複合することで、環境の種別、分離、判断の精度を向上することが可能となる。これにより、制御精度をさらに向上し、制御のバリエーションを増加させてよりきめの細かい制御を可能とする。
【００３０】
請求項７に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明において、電波や自己発振による標準時検知装置を有し、前記標準時検知装置の信号と前記騒音検知装置の信号により、前記圧縮機の運転を制御するようにしたものである。
【００３１】
かかる構成とすることにより、標準時検知装置は、絶対的日時、曜日、時間を判断することが可能であるので、夜間の判断、曜日や特定の日時の判断が可能となる。このことは、騒音検知装置との連動により、騒音検知レベルが低くとも、必要な日時、時間に圧縮機を可動させたり、逆に騒音検知レベルが高くとも、特定の日時、時間に圧縮機の可動を止めたりすることができる。その結果、絶対日時、時間と実環境状態の複合検知における適切制御をよりきめ細かく行うことができる。これにより、騒音・振動の最適環境の実現、省エネルギー化のさらなる向上を図ることが可能となる。
【００３２】
請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれか一項に記載の発明において、前記圧縮機を、周波数により回転数が可変する構成とし、前記騒音駆動制御装置の回転数出力信号によって回転数を制御するようにしたものである。
【００３３】
かかる構成とすることにより、圧縮機の回転数を変化させることができるので、圧縮機の起動・停止のみならず、より細かい制御を行うことが可能となる。これにより、熱交換空間の環境を、その本来の目的である温度、湿度等の環境管理とともに、騒音・振動等の環境を良化・管理することができる。さらに、圧縮機そのものの駆動制御により、例えば、圧縮機が高負荷で運転されることが好ましくない検出結果を騒音検知装置が得た場合に、回転数の低下を図ることで、その信頼性を向上させることを行う等のよりきめの細かい制御の実現をはかることができる。
【００３４】
請求項９に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記騒音検知装置を、前記圧縮機の騒音を直接検知するようにしたものである。
【００３５】
かかる構成とすることにより、圧縮機の騒音を直接検知する手段として、騒音検知装置を用い、騒音駆動制御装置により、その発生騒音・あるいは音波振動を分類すれば、例えば、圧縮機自体が、異常や好ましくない過負荷状態にあることを分類検出することが可能である。より具体的には、例えば、機械・摺動系が好まざる過負荷にある場合、高周波域の特定音が密閉容器を介して騒音・音波・振動放射されること等があげられ、これらの騒音・音波・振動を検知した場合に、圧縮機を休止したり、回転数を低下させたりする制御を行うことで、圧縮機自体の信頼性を大幅に向上したり、異常な状況の回避を行うことが可能となる。
【００３６】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、前記騒音検知装置を、直接前記圧縮機の密閉容器の一部に直接または近接して設置したものである。
【００３７】
かかる構成とすることにより、前記圧縮機の異常および特性の条件検知の精度を向上し、請求項９に記載した効果をより確実に行うことができる。
【００３８】
請求項１１に記載の発明は、前記熱交換空間を物品貯蔵空間とする冷蔵庫の冷凍サイクル、あるいは前記熱交換空間を居住空間とする空調機器の冷凍サイクルに、請求項１から１０のいずれか一項に記載の圧縮機の運転制御装置を搭載したものである。
【００３９】
かかることにより、冷蔵庫、空調機器の周囲の環境に応じて圧縮機の運転を制御することができ、静寂な環境形成、あるいは過剰な圧縮機の運転の抑制が可能となる。
【００４０】
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。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００４１】
（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１における冷蔵庫の概略背面図、図３は、同実施の形態１における冷蔵庫の概略部品展開図、図４は、同実施の形態１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１における冷蔵庫の冷凍サイクル模式図、図６は、同実施の形態１における冷蔵庫の制御回路の模式図、図７は、同実施の形態１における冷蔵庫の動作アルゴリズム説明図、図８は、同実施の形態１における騒音検知装置の模式図、図９は、同実施の形態１における騒音検知装置の別仕様の模式図、図１０は、同実施の形態１における騒音検知装置のさらに別仕様の模式図である。
【００４２】
図１から図３において、冷蔵庫の箱本体１は、上から冷蔵室２、野菜室３、冷凍室４という配置構成となっている。そして、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。
【００４３】
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・冷凍空調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で冷凍室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に亘って冷蔵室２側に凹ませた凹部２７に設置している。
【００４４】
冷蔵室２には、食品等を収納するための棚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２９ａと第２段収納スペース３０ａにかけては、箱本体１の背面上部に設けた凹部２７が、凸部３０ｂとして出張っている。
【００４５】
このような構成において、圧縮機１１の天面１１ａへの移動に伴い、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。箱本体１は、ＡＢＳ等の樹脂体を真空成形した内箱１３とプリコート鋼板等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等が用いられる。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。
【００４６】
箱本体１は、複数の断熱空間に区分されており、前面には、扉１５ａが設けられている。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いる。断熱区画された貯蔵・冷凍空調室１５ｂは、上から冷蔵室２、並べて設けた引出式の切替え室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。各断熱空間には、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、切替え室引出扉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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
さらに、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（図示せず）が設けられている。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
凹部２７には、ビス等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、ドライヤー、吐出配管３１、吸入配管３３の一部等を収納している。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。
【００５３】
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、熱交換可能にはんだ付けされている。キャピラリー３２は、減圧のため、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ため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、冷蔵庫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、一方の端部が内箱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、ドライヤーや凝縮器、圧縮機１１と各々接続している。
【００５４】
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ための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。
【００５５】
次に、圧縮機１１の詳細について説明する。
【００５６】
図４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が封入され、また、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１０７を介して、冷蔵庫の凹部２７に設けたピン１０８に、弾性部材１０７の孔１０９を遊嵌させることで、その位置を固定している。
【００５７】
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。
【００５８】
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の下端の支持部１１３ａの間に、スプリング１１４を介して弾性支持されている。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に接続するための吐出チューブ１２０と、吸入配管３３に接続するための吸入チューブ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。
【００５９】
圧縮要素１１３の運転により、冷媒１０４は、吸入配管３３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、吐出チューブ１２０から吐出配管３１へと吐出される。
【００６０】
次に、圧縮要素１１３の詳細を以下に説明する。
【００６１】
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を軸支するための軸受部１３５を有し、電動要素１１０の上方に形成されている。ピストン１３６は、圧縮室１３４に遊嵌され、連結手段１３７を介してシャフト１３０の偏芯部１３２に連結されている。この構成により、シャフト１３０の回転運動を往復運動に変換し、ピストン１３６が圧縮室１３４の空間を拡大、縮小するように往復運動を行う。この往復運動に伴い、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。
【００６２】
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。
【００６３】
次に、電動要素１１０の詳細を以下に説明する。
【００６４】
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１５０と、本体部１５０に設けた永久磁石１５１を収納する孔１５２と、永久磁石１５１を挿入した後に孔１５２を塞ぐ端板１５３よりなり、かしめピン１５４によって一体に固着されている。
【００６５】
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からなる。固定子鉄心１６１は、所定間隔において突極部（図示せず）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。以下、ここでの巻線を、突極集中巻と称する。各巻線間は、連絡線（図示せず）で一本に接続されている。
【００６６】
次に、騒音駆動制御装置２０１、騒音検知装置２０３、および、騒音駆動制御装置２０１と連動して圧縮機１１の制御を行う各装置について説明する。
【００６７】
図１から図１０において、騒音検知装置２０３と照度検知装置２０５は、箱本体１の一部に埋め込み配置されている。また、騒音検知装置２０３は、圧縮機１１に近接または、
接触させて配置することも可能であり、検出する騒音の種類により、適切な場所に配置するか、あるいは、複数の騒音に対応するために複数個設ける場合もある。
【００６８】
騒音検知装置２０３の構造は、図８、図９、図１０に示すように、簡易なマイク２１０であり、その構造は、振動板２１３が音波振動を受け、コイル２１１により電流変換するボイスコイル型、圧電素子２１５により起電力発生させる圧電素子型、コンデンサー２１７によりコンデンサー容量変化で検出するコンデンサーマイク型等があり、本実施の形態では、簡易なマイク２１０を用いて、騒音検出を行い、マイク２１０の騒音検知装置２０３により検出された信号は、騒音駆動制御装置２０１に送られる。本実施の形態では、信号は線を流れる構成としているが、近年の無線技術の進歩により、無線による送信も可能である。
【００６９】
照度検知装置２０５も本体の一部に埋め込み設置され、箱本体１や貯蔵冷凍空調室１５ｂ内の照度の検出を行う。一般的には、フォトカプラーを用いることで、その信号を騒音駆動制御装置２０１に送信する。
【００７０】
標準時検知装置２０７は、騒音駆動制御装置２０１の内部あるいは、適切な場所に標準に電波検知を行えるように配設されるか、もしくは、標準時検知装置２０７自体が、初期に標準時間を記憶することにより、標準時検知装置２０７の基本発振により、自己完結で標準時を発信できるような構造であっても構わない。
【００７１】
以上のような構成において、騒音検知装置２０３が検知した信号は、騒音駆動制御装置２０１でそのレベル、種類を判定する。検知の手段としては、簡易に行う方法として、コンデンサーとコイルによる共振回路による共振増幅を行うと、特定の周波数、あるいは周波数領域の騒音を容易に、かつ安価に分離することもできる。そのため、例えば、箱本体１の外部騒音として、ある閾値以上の騒音の有無の判断を行うことで、圧縮機１１の回転の停止、開始、休止、あるいは、本実施の形態に示すように、回転数を変化させうるインバータの圧縮機１１においては、その運転周波数（回転数）を変えることが可能である。
【００７２】
また、貯蔵・冷凍空調室１５ｂの内部の騒音を検知すれば、同様に、貯蔵・冷凍空調室内での、騒音の種別・レベルでの圧縮機１１の運転動作変化を制御することができる。
【００７３】
本発明の実施の形態においては、冷蔵庫でその説明を行っているが、貯蔵・冷凍空調室は、空調される部屋・貯蔵室と置き換えると、部屋の人の存在検知や、部屋で発生する騒音事象に対しての制御を行うことも可能である。
【００７４】
人の存在により、例えば静かな環境においては、回転数を下げ、周りの騒音の高い場合には、やや回転数を上げるようにし、周りの騒音と相関した騒音レベル維持をすることで、人の相対感覚として、圧縮機１１が発生する騒音の不快感を無くす制御を行うことが可能となる。
【００７５】
一方、ある特定以上の騒音レベルに達したことや、ある特定周波数、例えば、低周波振動の帯域音や、高周波数帯域の特定音の騒音が大きいことを検知することによって、圧縮機１１や、箱本体１、あるいは、貯蔵・冷凍空調室１５ｂ内の異常を検出し、圧縮機１１を停止、休止したり、回転数を変更したりすることも可能である。
【００７６】
図６、図７は、騒音検知から圧縮機１１の駆動制御までのブロックを図６に、アルゴリズムの基本的な概要を図７に示したものである。騒音検知装置２０３かと照度検知装置２０５から入った信号は、騒音駆動制御装置２０１で処理され、あらかじめ設定された、判断条件によって、圧縮機１１の駆動を制御するようになっている。
【００７７】
演算処理については、例えば、標準時検知装置２０７により、日時、時間、曜日等を割り出し、昼、夜を判断し、また、照度検知装置においては、箱本体１の設置される周りの照明等の状態や、貯蔵・冷凍空調室１５ｂ内の同様な状態を検知することで、人の存在を判断することが可能となる。これら情報と騒音検知装置２０３より得られた、前述のような、人の存在検知や、周りの騒音状態、騒音と連動した振動状態等を、騒音の周波数を介して判断することが可能となる。換言すると、騒音の周波数は、発生する現象により、大まかに大別することが可能であり、それらを用いた判断のアルゴリズムは、適用される機器、用途等において、種々作成することが可能である。
【００７８】
このようなプログラムを個別に設定することで、各用途、用いられる機器、地域、環境、さらには、各家庭における、個別ユーザーの適切な設定も可能であるとともに、近年の技術を用いれば、それらを学習し、最適な設定値にすることで、騒音環境の大幅な改善が図れる。さらに、これらの利用により、故障等の事前回避も可能となり、さらには、エネルギー量も圧縮機１１の運転の制御との組み合わせにおいて、貯蔵・冷凍空調室１５ｂを使うユーザーに対して、期待する特性面や、騒音等の環境を高品位に保ちながら、エネルギーをも削減していくことが可能となり、環境に優しい技術が提供できる。
【００７９】
次に、マイク２１０の簡素化について、補足説明をする。マイク２１０は、前述したように、例えば、振動板２１３とコイル２１１、磁石２１９の構成等は、最も簡素であり、少ない材料とコストで前述した機能と効果を得ることが可能である。材料とコストを抑制すれば、前述したように、騒音の検知場所は、箱本体１、貯蔵・冷凍空調室１５ｂ、圧縮機１１の他にも、例えば、本実施の形態に示した冷蔵庫においては、庫内の最上段収納スペース２９ａ、第２段収納スペース３０ａ、冷蔵室２等、各部位において可能であり、取り付ける場所においても、例えば、内箱１３の内側と外箱１４の間等にすれば、全く外観を崩さずに、前述した機能を効果的に実現することも可能であり、外観における品位も保つことができる。
【００８０】
さらに、音波、空気振動を利用することは、前述の補足説明となるが、共鳴を利用することによる特性周波選択を可能とする。このことは、簡単な構造により、特定の周波数の選択や、特定部位の検出を容易とするものであり、そのことは、材料使用量、コストの観点とともに、生産性の観点からも本技術の利用を簡単に行えることを意味し、本発明の技術的効果をより高めることも意味するのである。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
以上のように、本発明は、冷蔵庫に限らず、圧縮機を駆動させて、冷却、加熱、空質制御を行う、あらゆる機器に展開が可能であり、同様な構成を用いたあらゆる圧縮機、および、本発明における騒音駆動制御装置の展開応用を図ることができる。
【符号の説明】
【００８２】
１ 箱本体
１１ 圧縮機
１５ｂ 貯蔵・冷凍空調室
１０３ 密閉容器
１１０ 電動要素
１１１ 回転子
１１２ 固定子
１１３ 圧縮要素
２０１ 騒音駆動制御装置
２０３ 騒音検知装置
２０５ 照度検知装置
２１０ マイク
２１１ コイル
２１３ 振動板
２１５ 圧電素子
２１７ コンデンサー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
騒音検知装置を備える熱交換空間と、前記熱交換空間を冷却あるいは加温する熱交換器と共に冷凍サイクルを構成する圧縮機と、前記騒音検知装置によって検知された騒音のレベルに対応した信号を出力する騒音駆動制御装置と、前記騒音駆動制御装置の出力に応じて前記圧縮機の回転を制御する圧縮機の運転制御装置。
【請求項２】
前記騒音検知装置を、簡易なマイクとした請求項１に記載の圧縮機の運転制御装置。
【請求項３】
前記マイクを、コイルと振動板によって電流を出力する構成とした請求項２に記載の圧縮機の運転制御装置。
【請求項４】
前記マイクを、コンデンサーもしくは圧電素子を用いて電流を出力する構成とした請求項２に記載の圧縮機の運転制御装置。
【請求項５】
前記騒音駆動制御装置を、夜間等の騒音検知がない場合に、前記圧縮機の出力を低下させるかもしくは停止し、騒音レベルが高い場合は、運転出力を増加させるようにした請求項１から４のいずれか一項に記載の圧縮機の運転制御装置。
【請求項６】
前記熱交換空間の周囲あるいは内部の照度を検知する照度検知装置を設け、前記照度検知装置の信号と前記騒音検知装置の信号により前記圧縮機の運転を制御するようにした請求項１から５のいずれか一項に記載の圧縮機の運転制御装置。
【請求項７】
電波や自己発振による標準時検知装置を有し、前記標準時検知装置の信号と前記騒音検知装置の信号により、前記圧縮機の運転を制御するようにした請求項１から５のいずれか一項に記載の圧縮機の運転制御装置。
【請求項８】
前記圧縮機を、周波数により回転数が可変する構成とし、前記騒音駆動制御装置の回転数出力信号によって回転数を制御するようにした請求項１から７のいずれか一項に記載の圧縮機の運転制御装置。
【請求項９】
前記騒音検知装置を、前記圧縮機の騒音を直接検知するようにした請求項１に記載の圧縮機の運転制御装置。
【請求項１０】
前記騒音検知装置を、直接前記圧縮機の密閉容器の一部に直接または近接して設置した請求項９に記載の圧縮機の運転制御装置。
【請求項１１】
前記熱交換空間を物品貯蔵空間とする冷蔵庫の冷凍サイクル、あるいは前記熱交換空間を居住空間とする空調機器の冷凍サイクルに、請求項１から１０のいずれか一項に記載の圧縮機の運転制御装置を搭載した熱交換機器。
【請求項１】
騒音検知装置を備える熱交換空間と、前記熱交換空間を冷却あるいは加温する熱交換器と共に冷凍サイクルを構成する圧縮機と、前記騒音検知装置によって検知された騒音のレベルに対応した信号を出力する騒音駆動制御装置と、前記騒音駆動制御装置の出力に応じて前記圧縮機の回転を制御する圧縮機の運転制御装置。
【請求項２】
前記騒音検知装置を、簡易なマイクとした請求項１に記載の圧縮機の運転制御装置。
【請求項３】
前記マイクを、コイルと振動板によって電流を出力する構成とした請求項２に記載の圧縮機の運転制御装置。
【請求項４】
前記マイクを、コンデンサーもしくは圧電素子を用いて電流を出力する構成とした請求項２に記載の圧縮機の運転制御装置。
【請求項５】
前記騒音駆動制御装置を、夜間等の騒音検知がない場合に、前記圧縮機の出力を低下させるかもしくは停止し、騒音レベルが高い場合は、運転出力を増加させるようにした請求項１から４のいずれか一項に記載の圧縮機の運転制御装置。
【請求項６】
前記熱交換空間の周囲あるいは内部の照度を検知する照度検知装置を設け、前記照度検知装置の信号と前記騒音検知装置の信号により前記圧縮機の運転を制御するようにした請求項１から５のいずれか一項に記載の圧縮機の運転制御装置。
【請求項７】
電波や自己発振による標準時検知装置を有し、前記標準時検知装置の信号と前記騒音検知装置の信号により、前記圧縮機の運転を制御するようにした請求項１から５のいずれか一項に記載の圧縮機の運転制御装置。
【請求項８】
前記圧縮機を、周波数により回転数が可変する構成とし、前記騒音駆動制御装置の回転数出力信号によって回転数を制御するようにした請求項１から７のいずれか一項に記載の圧縮機の運転制御装置。
【請求項９】
前記騒音検知装置を、前記圧縮機の騒音を直接検知するようにした請求項１に記載の圧縮機の運転制御装置。
【請求項１０】
前記騒音検知装置を、直接前記圧縮機の密閉容器の一部に直接または近接して設置した請求項９に記載の圧縮機の運転制御装置。
【請求項１１】
前記熱交換空間を物品貯蔵空間とする冷蔵庫の冷凍サイクル、あるいは前記熱交換空間を居住空間とする空調機器の冷凍サイクルに、請求項１から１０のいずれか一項に記載の圧縮機の運転制御装置を搭載した熱交換機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−８８０１７（Ｐ２０１３−８８０１７Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２８５６９（Ｐ２０１１−２２８５６９）
【出願日】平成２３年１０月１８日（２０１１．１０．１８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１８日（２０１１．１０．１８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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