JP2003502582A

JP2003502582A - 可変供給周波数モータにより駆動される冷蔵用圧縮機

Info

Publication number: JP2003502582A
Application number: JP2001505509A
Authority: JP
Inventors: ベルトッティ，ティツィアノ; カルリ，ファブリツィオ; ペルッゾ，ロベルト
Original assignee: ザヌッシエレットロメカニカソシエタペルアチオニ
Priority date: 1999-06-22
Filing date: 2000-04-26
Publication date: 2003-01-21
Also published as: ITPN990053A0; EP1188027B1; ATE322660T1; DK1188027T3; CN1295470C; IT1311696B1; US6668571B1; CN1357094A; BR0011809A; DE60027160T2; DE60027160D1; ITPN990053A1; ES2258974T3; WO2000079188A1; EP1188027A1; MXPA01011997A

Abstract

(57)【要約】その電源周波数が、入力信号の関数として、いくつかの離散的数値（ｆ_１、ｆ_２、ｆ_Ｔ）の間で選択的に変化しうる電気モータ（１０）により駆動される冷蔵用圧縮機である。本発明は、上記圧縮機に一体的に備えられ、相互に独立した態様で経時的に変化しうる二つ以上の数量を監視するのに適した制御手段（７）を用いることを必要とする。上記数量のうち少なくとも一つは上記装置の実際の動作状況を表すものである。前記制御手段は、さらに、上記監視した数量の予め設定した組合せに対応する値により前記入力信号を生成するのに適している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、家庭用又は同様の用途のための冷蔵装置の冷媒の圧縮機であって、
すなわち電源周波数が変更可能な電気モータによって駆動されるタイプの圧縮機
に関する。

【０００２】一般に、家庭用電化製品におけるエネルギー使用量を制限、すなわち低減する
ことの重要性は、官公庁によっても理由付けられるように、例えばヨーロッパ共
同体により幾つかの指令が発行される結果となった。いわゆる温室効果を全面的
に低減することを目的とするこれら指令は、保証すべき能力を実現するのにあま
りに大量のエネルギーを用いる器具が実際に市場におかれることを実質的に禁止
するものである。このことは、世界中のすべての国において広く普及している圧
縮タイプの冷蔵用器具に特にあてはまる。

【０００３】これらの指令を確実に遵守すべく、伝統的な器具のように間欠的に動作するモ
ータの代わりに、連続的ではあるが可変速度で動作する電気モータによって一般
的な態様で駆動される冷媒用圧縮機の使用に関する提案がされていることは広く
知られている。したがって理論的には、この種のモータは、高めの極限値ｎ_ｓと
低めの極限値ｎ_ｊとの間に含まれる無数の値ｎのいずれにおいても動作可能であ
る。

【０００４】器具内に貯蔵された食品についての最適な貯蔵条件を常に保証すべく、上述し
た極限値ｎ_ｓおよびｎ_ｊは、熱負荷（thermal load）に応じて予め設定される。
この熱負荷は、器具が設置されている場所の大気温Ｔ_ｅ（ＳＴと定められる気候
分類の場合、＋１０℃と＋３８℃との間にある）と、食品を貯蔵する室またはコ
ンパートメントの温度Ｔ_ｊ（いわゆる「冷却型」冷蔵用器具の場合、＋２℃と＋
８℃との間にある）との差と比例することが一般に知られている。理論上、ｎ_ｓとｎ_ｊとの比は１９と等しくあるべきである。しかし、圧縮機モータの低ランニ
ング速における不適切な潤滑のリスクを含む、よく知られたいくつかの実質上の
困難性により、圧縮機モータの速度の極限間の上記比ｎ_ｓ／ｎ_ｊは、実際には約
３となる。したがって、現実のものから相当逸脱しうる最適な態様で貯蔵された
食品の保存が保証されるのは、器具の実際の動作条件のうち、幾つかの条件下に
おいてのみである。

【０００５】可変速モータで駆動される圧縮機を用いることにより生じる第二の主たる欠点
は、特別な温度自動調節式の（thermostatic）温度制御システムの使用を必要と
するという事実にある。このシステムは、圧縮機のモータが単一の速度で間欠的
に動作する従来の冷蔵用器具において現在用いられているシステムとは、ハード
ウェアおよびソフトウェアの両者を考慮する限り、異なるものである。したがっ
て、冷蔵用器具の製造業者は、自らの製造の範疇に含まれる各電化製品のモデル
を個別に再設計・テストするという、時間を要する高価な作業に直面することを
余儀なくされる。

【０００６】欧州特許出願公報第０４９００８９号に開示された別のタイプの圧縮機は、
いくつかの別個の（二つまたは最大で三つの）速度で選択的に動作可能なモータ
によって駆動し、単一速度のモータにより駆動する同様の圧縮機と比較して相対
的に増大された容積排出能力（volume displacement capacity）を有する。およ
そ２０００ｒｐｍの大きさとなりうる第一のモータ速度ｎ_１は、上記器具のエネ
ルギー使用量を最小限とする必要性または機会が生じた際の器具の動作期間（す
なわち、いわゆる「保存期間」）において用いられる。一方、およそ２８００ｒ
ｐｍとなりうる第二のモータ速度ｎ_２と、必要により設けられる３２００ｒｐｍ
程度になりうる第三の速度ｎ_Ｔは、例えば、長く停止した後の始動のような過渡
的な期間や、特に激しいまたは過酷な動作条件下で稼動している際のように、器
具が特に持続的な冷蔵能力を保証する必要があるときに用いられる。モータがブ
ラシレス型の場合、一の速度から他の速度への切替えは、電源周波数を制御する
のに適した装置によって行われる。

【０００７】本発明の主たる目的は、器具のエネルギー使用量をいかなる動作条件下におい
ても最小限とするために、電気駆動モータが電源周波数から他の周波数に自動的
な態様にて切替わることのできる、この第二のタイプの冷媒用圧縮機を提供する
ことである。

【０００８】本発明の更なる目的は、製造業者が自らの冷蔵用器具の作動条件（range）の
機能の再設計を不要とすることができるようにすることである。これは、圧縮機
の駆動モータが少なくともその最低速ｎ_１において間欠的に動作し続けるという
事実のおかげである。本発明が、実際には、圧縮機が設置されている冷蔵用器具
の食品貯蔵用コンパートメントに関連付けられた温度自動調節式の温度制御にい
かなる変更も要しないという事実により、上記システムを簡易でよく知られた流
体膨張式のサーモスタットとすることさえできる。

【０００９】本発明によれば、上記および更なる目的は、添付の請求の範囲に示したような
特徴を有する制御システムによって達成される。

【００１０】いずれにせよ、本発明の特性および利点は、添付の図面を参照し、限定を意図
しない実施例として以下に示した好適な実施形態の説明から、より容易に理解す
ることができる。

【００１１】それ自体よく知られた態様で、家庭用冷蔵用器具に用いられる冷媒圧縮機は、
往復動式の実際の圧縮機と、これと同軸的に設けられた電気駆動モータ１０とを
収容する金属製の封止ケーシング１により本質的に構成される。上記封止ケーシ
ング１の外面から、それぞれ吸入管、吐出管、引込管として作用する三つの金属
管２、３および４が突出している。封止ケーシング１の上記外面は、送電線から
の電力供給を保証するプラグ線（図示せず）の接続用の端子箱を収容し保護する
カバー５のためのサポートとして働く。上記端子箱は、さらに、第一の電線系９
を介して、マイクロプロセッサ−ベースの制御ユニット７（図２にのみ図示）に
接続される。このユニットは、以降説明するような態様で動作し、適切な保護箱
６に収容され、また一方、第二の電線系８を介して、冷蔵用器具のサーモスタッ
ト１２（図２にのみ図示）に接続するのに適用される。

【００１２】周期的な自動除霜動作を備えたいわゆる「冷却」型の冷蔵用器具における本発
明による圧縮機の使用に関連する、図２において例示を意図して設けられた配線
・接続図では、電源プラグ線の導線ＬおよびＮに加えて、圧縮機駆動モータ１０
と制御ユニット７とは、簡略のため、信号および電力の両者に関しては、上述し
た第一の電線系９を介して互いに直接的に接続される。上述した第二の電線系８
は、一方では電力線導線Ｌに接続されるサーモスタット１２を、既に説明したマ
イクロプロセッサ−ベースの制御ユニット７とのインターフェースとして働く点
１３と接続する。

【００１３】本実施例の適用例においては圧縮機が設置されている冷蔵用器具の食品貯蔵室
の温度Ｔ_ｊを制御するのに用いられるサーモスタット１２は、ソリッドステート
型である必要はなく、有利な態様において流体膨張式のものであってもよいこと
に即座に気付くべきである。箱６内において、インターフェース点１３に対して
は、二つの導線１４および１５が並列な配置で接続される。第一の導線１４は、
切換スイッチ１７の共通接点１６へつながる。一方で切換スイッチは、インター
フェース点１３を、それぞれ導線２０および２１を介して制御ユニット７の第一
端子接点１８および第二端子接点１９に選択的に接続するのに適している。イン
ターフェース点１３のもとに導かれるとともにマイクロプロセッサ−ベースの制
御ユニット７の第三端子接点２２で終端する第二導線１５に沿って、ノーマルオ
ープンスイッチ２３が設けられる。

【００１４】本発明の実施に関して一概に必須ではない図２の好適な実施形態において、制
御ユニット７の更なる端子接点２５、２６および２７は、更なる信号２８、２９
および３０の入力を構成する。このことは、以降、より詳細に説明する。例えば
、冷蔵用器具が適切なセンサ（図示せず）を備える場合には、接点２５に到達す
る信号は、食品貯蔵室内を占める実際の温度についての測定信号であってもよい
。一方、接点２６に到達する信号２９は、食品貯蔵室のドアの開放頻度（openin
g rate）および／または開放長さに関するものであってもよい。最後に、接点２
７に送られる信号３０は、貯蔵室の除霜動作に関するものであってもよい。

【００１５】本発明の重要な特性によれば、制御ユニット７は、以下の作業を実行する。 − 制御ユニットは、切換スイッチ１７を作動し、インターフェース点１３を
、制御ユニット７の第一端子接点１８または第二端子接点１９のいずれかと接続
するように切替える。これにより、圧縮機駆動モータ１０は、電源電流、すなわ
ち電力線導線ＬおよびＮにおける周波数ｆ_Ｎ（５０または６０Ｈｚ）よりも共に
低い、低めの第一電気周波数ｆ_１または高めの第二電気周波数ｆ_２のいずれかに
よってそれぞれ供給される。モータ１０の予め設定された速度が、上記周波数の
それぞれに対応すること、例えば、１６００ｒｐｍの速度が周波数ｆ_１と対応し
、２４００ｒｐｍの速度が周波数ｆ_２と対応しうることは容易に理解されよう。

【００１６】 − 制御ユニットは、ノーマルオープンスイッチ２３を作動し、制御ユニット
７の第三端子接点２２上に閉じさせる。これにより、上記制御ユニット７の上述
した第一および第二の端子接点１８および１９を短絡させる。このようにして、
モータ１０は、他の二つの周波数よりも高く、且つ、例えば電力線の周波数ｆ_Ｎと同等でありうる周波数ｆ_Ｔにて供給され、これによりモータ１０を３０００ｒ
ｐｍの速度で回転可能とする。

【００１７】 − 制御ユニットは、相互に独立した態様で経時的に変化する二つの数量であ
る、圧縮機駆動モータ１０の絶対動作時間と、その利用指数（utilization inde
x）（一般に動作パーセンテージ（operating percentage）として知られる）と
を、線９を介して監視する。もちろん、制御ユニットは、例えば、決まった動作
または利用指数を有するモータ１０の連続動作サイクル数等の上記可変数量およ
び／または関数（function）の絶対値およびとりうる組合せの両者を算出するこ
ともできる。

【００１８】 − 制御ユニットは、切換スイッチ１７を制御ユニット７の第一端子接点１９
から第二のもの２０へ切替えるための、若しくはその逆のための、または、ノー
マルオープンスイッチ２３を上記制御ユニット７の第三接点２２上に閉じさせる
ための入力信号を必要なときに発する目的で、上記可変数量の絶対値および／ま
たは上述した組合せを、予め設定した値と比較する。これは、モータ１０の給電
周波数を、上述した三つの値ｆ_１、ｆ_２およびｆ_Tのいずれかから他のいずれか
に変化させ、結果としてモータの動作速度を上昇または下降させることを目的と
する。

【００１９】 − 制御ユニットは、サーモスタットスイッチ１２のオンオフのトリップを監
視する。当業者であればよく知っているであろうが、サーモスタットスイッチは
、圧縮機自体の一部ではないが、いずれにしても全ての冷蔵用器具に本来的に設
けられるものである。

【００２０】以下、「冷却」型の冷蔵用器具における圧縮機、したがって、図２に示したも
ののような電気配線および接続図を備えるような圧縮機の使用に関し、本発明に
よる圧縮機の動作例をいくつか示す。

【００２１】＜実施例１＞設置に際しての器具の最初の始動インターフェース点１３に電圧が印加されるように冷蔵用器具のスイッチ１２
が明らかに閉状態にあることを考えると、制御ユニット７は、ノーマルオープン
スイッチ２３を第三端子接点２２上に閉じさせる。これにより、圧縮機駆動モー
タ１０は、最高周波数ｆ_Tでの電力が供給される。本明細書中のこれ以前の箇所
において既に説明したように、このような周波数は、モータ１０を速度３０００
ｒｐｍで動作させる電源線の周波数ｆ_N（すなわち、事情に応じ、５０または６
０Ｈｚ）であってもよい。このような動作条件は、サーモスタット１２が初めて
トリップし、これにより電力線導線Ｌから来る電力供給が当然に遮断されるのに
必要な期間中、維持される。

【００２２】＜実施例２＞通常の食品貯蔵および保存動作電線９を介し、制御ユニット７は、モータ１０の利用指数が低いこと、すなわ
ち、サーモスタット１２の予め定められた連続トリッピングサイクル数（例えば
５サイクル）を通して予め設定された閾値（例えば約５０％でありうる）を超え
られなかったことを検知することができる。この時点で、上記制御ユニット７は
、サーモスタット１２が閉状態の場合に、圧縮機駆動モータ１０に最低周波数ｆ _１の電力を供給して結果として１６００ｒｐｍ程度の速度で動作させることがで
きるように、インターフェース点１３が導線２０を介して第一端子接点１９に電
圧を供給できるような態様で、切換スイッチ１７を切替えさせる。その結果、こ
のとき以降、（そして以下の例に示すように条件が変化しない限り）上記圧縮機
駆動モータ１０の動作によって生じる冷蔵用器具のエネルギー使用量は、最小限
となる。これは、器具の食品貯蔵用コンパートメントをユーザが選択した温度（
例えば＋４℃）または場合によって設定される既定温度に維持するのにちょうど
必要なエネルギー量のみにまで実際に低減されるからである。

【００２３】＜実施例３＞食品の詰込みおよび取出しのための冷蔵用器具の頻用電線９を介して、制御ユニット７は、圧縮機駆動モータ１０が高い利用指数、
すなわち、サーモスタット１２の連続サイクル数（例えば５）を通して上述した
閾値（例えば５０％）よりも高い指数で動作してきたことを検知することができ
る。この時点で、上記制御ユニット７は、サーモスタット１２が閉状態の場合に
、圧縮機駆動モータ１０に周波数ｆ_２＞ｆ_１の電力を供給して結果としてモータ
の動作速度を２４００ｒｐｍまで上げることができるように、インターフェース
点１３が導線２１を介して電力線導線Ｌの電圧を第二端子接点１９に供給できる
ような態様で、切換スイッチ１７を切替えさせる。その結果、冷蔵用器具のエネ
ルギー使用量は増大するが、これは、上記実施例２で説明した条件を復元するの
に必要な期間だけのことである。

【００２４】＜実施例４＞ドアの長時間の開放制御ユニットは、その端子接点２５、２６に到達する上述した信号２８、２９
の少なくとも一方に基づいて、例えばユーザの不注意により冷蔵用器具のドアが
異常に長い期間開放され続けていないかどうかを確認することができる。これは
、圧縮機駆動モータ１０を、延長された期間、特に予め設定された閾値持続期間
である９０分を超える期間を通して動作させることになる。したがって、サーモ
スタット１２がその閉状態にある場合に、切換スイッチ１７は、ユニット７の第
二端子接点１９上に閉じ続けることが保証される。

【００２５】マイクロプロセッサ−ベースの制御ユニット７の動作ロジックに、適当な変更
を導入することによって、例えば冷凍庫や冷凍冷蔵庫の組合せ等の他のタイプの
冷蔵用器具に関して本発明による圧縮機を用いても、これが同様に有利となるこ
とが当然に理解されるだろう。

【００２６】本発明の利点を以下のようにまとめることができる。 − マイクロプロセッサ−ベースの制御ユニットが、圧縮機の一体的な部分で
ある。 − 圧縮機が設置されるであろう、いかなる冷蔵用器具であっても、配線を考
慮した場合においても、機能的な再設計が必要とならない。 − その一方で、上記冷蔵用器具においても、流体膨張式サーモスタットのよ
うな、長期にわたり実証された安価なサーモスタットを引き続き用いることが可
能である。

【００２７】 − 器具のエネルギー使用量が、上記器具の実際の動作条件に正確且つ自動的
に適応し、したがって、標準の、すなわち、器具自体に添付されるエネルギー表
示ラベルに記載されたエネルギー効率データ用の基準として用いられる通常の動
作条件下における最小値まで低減される。

【００２８】 − 同様に、その動作中に器具が生じる騒音レベルが制御下におかれ、実用上
、ほとんどの期間、このような騒音は確かに低いレベルに維持される。

【００２９】本発明による圧縮機が上述した実施形態とは異なる多くの態様にて実施可能で
あることがさらに理解されよう。特に、圧縮機駆動モータの電源周波数（したが
って、動作速度）は、上記で示したものとは異なる絶対値および相対値の両方を
もちうる。特に、三つの周波数はいずれも、電力線周波数（５０または６０Ｈｚ
）と同等でなくてもよい。さらに、例えば駆動モータの電流入力等、他の経時変
化数量を参照値として用いてもよい。

【００３０】また、所望とあれば、製造業者が、ノーマルオープンスイッチおよび／または
切換スイッチを作動する、すなわちその機能を倍増するのに適した適切な手動手
段を自らの冷蔵用器具の制御盤上に追加することができることにも留意されたい
。このような場合、マイクロプロセッサ−ベースの制御ユニットは無効とされ、
冷蔵用器具は、圧縮機の動作速度を変えるために、ユーザが手動で介入すること
を必要とする。

【００３１】最後に、いかなる場合においても、圧縮機が取付けられる冷蔵用器具の実際の
設置条件および／または考えられるいかなる特定の構成または設計特性（例えば
、器具が二つ以上の食品貯蔵用コンパートメントや、同数の食品貯蔵用の温度を
有するタイプである場合）をも適切に考慮できるようにするという観点から、マ
イクロプロセッサ−ベースの制御ユニット７の動作ロジックを「個人仕様」にす
ることができることに留意すべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、圧縮機アセンブリの全体的な概略図である。

【図２】図２は、周期的な自動除霜動作を備えたいわゆる「冷却」型の冷蔵用器具に用
いられる圧縮機用駆動モータの接続に関連する電気配線図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ペルッゾ，ロベルトイタリア・ポルシアイ−33080・30・ヴィアセオリニＦターム(参考） 3H045 AA02 AA09 AA12 AA27 BA13 CA21 CA25 CA28 DA07 DA43 EA26 EA34 EA42 3L045 AA02 AA04 BA01 CA02 DA02 EA01 LA06 MA02 NA01 NA11 NA12 NA15 NA16 NA19 PA04 PA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】家庭用または同様の冷蔵用装置のための冷媒の圧縮機であっ
て、その電源周波数が、入力信号の関数として、いくつかの離散的数値（ｆ_１、
ｆ_２、ｆ_Ｔ）の間で選択的に変化しうるモータ（１０）により駆動されるものに
おいて、前記圧縮機は、相互に独立した態様で経時的に変化しうる二つ以上の数量を監
視するのに適した制御手段（７）を一体的に備え、上記数量のうち少なくとも一
つは上記装置の実際の動作状況を表すものであり、前記制御手段は、さらに、上
記監視した数量の予め設定した組合せに対応する値により前記入力信号を生成す
るのに適していることを特徴とする圧縮機。
【請求項２】請求項１に記載の圧縮機であって、さらに、上記数量がそれ
ぞれ予め設定されたスケールにおいてとる絶対値の関数として、ときおり、上記
経時的に変化しうる数量のいずれかを他のものよりも優先させるのに適した、前
記入力信号を処理するための手段を一体的に備えることを特徴とする圧縮機。
【請求項３】サーモスタット（１２）によりその温度が調節可能な少なく
とも一つの貯蔵用コンパートメントを有する冷蔵用装置のための請求項１または
２記載の圧縮機であって、前記温度自動調節式の制御システムは、前記監視に適
した制御手段（７）と関連付けられていることを特徴とする圧縮機。
【請求項４】先行するいずれかの請求項に記載の圧縮機であって、前記変
化しうる数量の一つは、その駆動モータ（１０）の利用指数（utilization inde
x）により構成されることを特徴とする圧縮機。
【請求項５】先行するいずれかの請求項に記載の圧縮機であって、前記変
化しうる数量の一つは、その駆動モータ（１０）が動作している絶対的持続時間
（absolute duration of operation）により構成されることを特徴とする圧縮機
。
【請求項６】先行するいずれかの請求項に記載の圧縮機であって、前記変
化しうる数量の一つは、その駆動モータ（１０）の電流入力により構成されるこ
とを特徴とする圧縮機。
【請求項７】先行するいずれかの請求項に記載の圧縮機であって、その駆
動モータ（１０）の最も高い給電周波数（ｆ_Ｔ）と、最も低い給電周波数（ｆ_１）との比が、１．４〜２．１、好ましくは、２付近に含まれることを特徴とする
圧縮機。
【請求項８】先行するいずれかの請求項に記載の圧縮機であって、前記入
力信号を生成するのに適した手段は、冷蔵用器具の設置条件および／または特有
の設計特性を適正に考慮することができるように、ユーザによってプログラム可
能であることを特徴とする圧縮機。