JP2006050804A - 冷蔵庫の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷蔵庫の制御装置に関し、圧縮機のトルクおよび回転数アップにより冷蔵庫の消費電力低減を図る。
【解決手段】スイッチ部５を構成する、各スイッチ素子７〜１２がオフ状態からオン状態に移行する際、オンタイミング制御手段１３にて、進角制御を行い、オン状態から、オフ状態に移行する際は、オフタイミング制御手段１４で進角制御を行わないことで、オーバーラップ通電ができる。これにより進角による弱め界磁と広角通電による出力電圧上昇の相乗効果が得られ、モータトルクアップが出来る。これにより回転数を上げることが可能となる為、モータ巻線を細く、巻数を増やした高効率モータを採用した圧縮機１が使用でき、冷蔵庫の消費電力低減が図れる。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮機にブラシレスＤＣモータを使用した冷蔵庫の制御装置に関するものである。

従来、この種の冷蔵庫の圧縮機における制御技術は、巻線と永久磁石を有する３相電動機を搭載した圧縮機を高効率で駆動するため、モータから発生するトルクに対する電流実効値を最低とすることで、巻線の銅損を低減する用にしている（例えば、特許文献１参照）。

図８は、特許文献１に記載された従来の冷蔵庫の制御装置を示すものである。図８に示すように、巻線と永久磁石とを有する３相電動機を搭載した圧縮機１を有し、圧縮機駆動装置２に圧縮機１が接続されている。また、圧縮機１の回転子の位置を検出するため、位置検知手段３が設けられている。

圧縮機駆動装置２は、圧縮機１の無負荷誘起電圧波形と略相似波形の電流を圧縮機１に供給する電力供給手段４を有しており、電力供給手段４にはスイッチ部５とスイッチ部５の各素子の導通、非道通を制御するスイッチ制御手段６から構成されている。

尚、スイッチ部５は６個のスイッチ素子７，８，９，１０，１１，１２で構成され、スイッチ素子７，８は圧縮機１のＵ相、スイッチ素子９，１０は圧縮機Ｖ相、スイッチ素子１１，１２は圧縮機Ｗ相に接続されている。

また圧縮機１の回転数を変更するには、例えば圧縮機１のＵ相からＶ相へ電流を流す場合、スイッチ素子７，１０を導通状態にするが、どちらか一方のスイッチ素子７，１０をキャリア周期中の通電率（デューティー）を変え、圧縮機１への供給電圧実効値を可変するようにしている。

以上の構成において、圧縮機１の各相通電区間の電気角を１２０度とし、発生するトルクに対する電流の実効値を最低とし、銅損を低減する事により、３相電動機を有する圧縮機１を高効率で運転するようにしている。さらに圧縮機１の各相通電区間の電気角を１２０度より大で１４５度以下とする事で、電流切り換えによるトルク脈動を小さくし、振動および騒音を低減するようにしている。
特開２００１−３０９６８３号公報

しかしながら、冷蔵庫の実使用を考慮すると、冷蔵庫は、朝昼夜の家事の時間帯以外は扉開閉が極端に少なく、庫内温度は冷却状態で非常に安定しているため、圧縮機回転速度が可変できるインバータ制御の冷蔵庫では、省エネのため低速で運転をしている。

しかしながら従来の技術においては、１２０度通電の構成をしているため、デューティー１００％時に所定の最高回転数が出せるようなモータ設計が必要となり、巻線の巻数が少なくし、モータ効率を犠牲にする必要があった。

さらに従来の構成では、特に夏季、扉開閉が頻繁に行われ、冷蔵庫の庫内温度が大きく上昇した場合や霜取り直後等で、圧縮機１を最高回転で運転し、早急に庫内温度を設定温度に戻す必要がある場合など、圧縮機の負荷が重い場合、最高回転に達しないという課題がある。

また通電角を１２０度から１４５度以下のオーバーラップ通電では、モータトルクはアップできるが、インバータのスイッチングロスが増加し、冷蔵庫の消費電力の増大につながる。さらには従来の技術のオーバーラップ通電では、１２０度通電の転流タイミングから、転流を遅らせるため、モータの誘起電圧位相より電流位相が遅れる事になり、電流増大によるロスも発生すると言う課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、冷蔵庫の庫内が冷却状態にあるときは、圧縮機を高効率駆動することで、冷蔵庫の消費電力を低減すると共に、庫内温度が高い場合、圧縮機を高速運転することにより、庫内の冷却を促進できる冷蔵庫の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の冷蔵庫の制御装置は、スイッチ素子を通電状態にするとき、位置検出手段の位置信号に対してスイッチ部のオンするタイミングをオフするタイミングより進ませ１２０度以上の通電角（オーバーラップ通電）で圧縮機を駆動することで、進角制御による弱め磁束と広角通電による出力電圧の上昇との相乗効果が得られ、１２０度通電で駆動したときより、モータのトルクアップし、圧縮機の最高回転数を上げることが可能となる。

本発明の冷蔵庫の制御装置は、圧縮機の負荷状態、回転数等のあらゆる運転状態において、運転が可能となり、最適な運転が実現できる。

また、リラクタンストルクを利用する埋め込み磁石型（ＩＰＭ）モータ、表面磁石型（ＳＰＭ）モータ等、モータ特性の異なるモータを搭載した圧縮機に於いても幅広く利用することができる。

さらにモータトルクを低下させたモータを採用した場合でも、圧縮機を所定の最高回転数で駆動する事が出来るため、冷却性能（圧縮機の高速駆動性能）を損なうことなく、冷蔵庫の庫内を安定して冷却できるとともに、冷蔵庫の消費電力を低減することが可能となる。

本発明の請求項１に記載の冷蔵庫の制御装置の発明は、ブラシレスＤＣモータを使用した圧縮機と、前記圧縮機に電力を供給する電力供給装置と、前記ブラシレスＤＣモータのロータ位置を検出する位置検出手段とを備え、前記電力供給装置は、前記位置検出手段で得られた位置信号に応じてオンまたはオフする６個のスイッチ素子で構成されるスイッチ部を有し、前記位置検出手段の位置信号に対して前記スイッチ部のオンするタイミングをオフするタイミングより進ませるようにするものであり、スイッチ素子を通電状態にするとき、位置検出手段の位置信号に対してスイッチ部のオンするタイミングをオフするタイミングより進ませ１２０度以上の通電角（オーバーラップ通電）で圧縮機を駆動するので、進角制御による弱め界磁と広角通電による出力電圧の上昇との相乗効果が得られ、１２０度通電で駆動したときより、モータのトルクアップし、圧縮機の最高回転数を上げることが可能となる。また、あらかじめ最高回転数が決まっている場合は、従来の１２０度通電で使用するモータより効率の高いモータを使用することが可能となり、冷蔵庫の省エネが図れる。

請求項２に記載の冷蔵庫の制御装置の発明は、請求項１に記載の発明において、スイッチ素子を非通電状態から通電状態にする時のタイミングは、スイッチ素子を通電状態から非通電状態にするタイミングより、電気角０度以上３０度以下の範囲で早く行うものであり、オーバーラップ角を電気角０度から３０度の範囲で決定できるため、冷蔵庫の負荷状態や、圧縮機の回転数により、最適なオーバーラップ角を与えることが可能となり、高効率運転が必要な場合や、高速運転が必要な場合等、冷蔵庫の運転状態に合わせた最適な圧縮機の駆動が実現できる。

請求項３に記載の冷蔵庫の制御装置の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明に加えて、スイッチ部の各スイッチ素子をオンさせるオンタイミング制御手段と、上記スイッチ素子をオフさせるオフタイミング制御手段を有し、前記位置検出手段の位置信号に対して前記スイッチ部のオンタイミングおよび、オフタイミングをともに進ませ、かつスイッチ素子のオンタイミングが、オフタイミングより早くすることで、スイッチ素子の通電角を電気角１２０度以上として圧縮機を駆動するものであり、スイッチ素子のオンからオフへの移行タイミングも進めた上で、スイッチ素子のオフからオンへの移行タイミングを、オンからオフへの移行タイミングより早く設定することで、オーバーラップ通電を行えるようにしたとともに、モータの無負荷誘起電圧より電流位相を進める（進角制御）ことが出来るようになり、ＩＰＭモータ等のリラクタンストルクを利用した効率の高いモータを搭載した圧縮機を、冷蔵庫の運転状態に応じた最適な駆動（低速駆動時は高効率運転、高速駆動時は高トルク運転）が可能となる。

請求項４に記載の冷蔵庫の制御装置の発明は、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、圧縮機の通電相の転流タイミングは、位置検出手段の位置信号に対してスイッチ部のオンタイミングを進ませる電気角とオフタイミングを進ませる電気角の和が電気角６０度以下であり且つ、オンタイミングを進ませる電気角がオフタイミングを進ませる電気角以上であるものであり、進角およびオーバーラップ制御角を、電気角０度〜３０度の範囲で、設定できるため、冷蔵庫の負荷状態、圧縮機の回転数および回転状態により最適な進角およびオーバーラップ角を与えることができる為、モータの負荷状態や速度により最適な進角を与える必要があるＩＰＭモータを最適に駆動出来る様になる結果、ＩＰＭモータ、ＳＰＭモータ等のモータ仕様を選ばない制御仕様が実現できるため、様々な特性の永久磁石モータを使用した圧縮機が実現できる。

請求項５に記載の冷蔵庫の制御装置の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発明に加えて、現在の圧縮機の回転数を検出する回転数検出手段と、現在のスイッチ部の通電率を検出する通電率検出手段と、目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、目標回転数と現在の回転数を比較する回転数比較手段を有し、圧縮機を１２０度通電で駆動したとき、通電率が１００％あるいは、設定された最大通電率となっても目標回転数に達しない時、スイッチ部の非通電状態から通電状態へ移行するオンタイミングを進め通電角１２０度以上で圧縮機を駆動するものであり、これにより特に夏季等の外気温度が高い環境で、冷蔵庫の扉開閉が頻繁に行われたり、長時間扉が開放されたり、また温度の高い食品が庫内に入れられたときなど、庫内温度が上昇、すなわち庫内負荷が上昇し、１２０度通電では圧縮機回転数が最高回転まで到達しない場合でも、オーバーラップ通電することで、１２０度通電での通電率１００％の最高回転数以上の回転数で圧縮機を駆動できる様になり、庫内冷却速度の速い冷蔵庫を提供できる。

請求項６に記載の冷蔵庫の制御装置の発明は、請求項５に記載の発明に加えて、オーバーラップ角加減算手段を有し、通電角１２０度で圧縮機を駆動している際、通電率が１００％或いは、設定された最高ディーティーに達した場合でも、圧縮機の回転数が、目標回転数に達しない時、前記オーバーラップ加算手段にて、スイッチ素子のオンタイミングを徐々に進めていくことでスイッチ部の通電角を増やし、圧縮機の回転数を目標回転数に近づけるものであり、これにより、１２０度通電、通電角１００％では圧縮機の回転数が最高回転数に達さず、オーバーラップ通電により最高回転数で圧縮機を運転する場合でも、オーバーラップ角加算手段により、徐々にオーバーラップ角を増加していくため、オーバーラップ制御中でもより精度の高い回転数制御が可能となるとともに、最低限のオーバーラップ角での駆動を行うため、オーバーラップ通電によるインバータのスイッチングロスの増加を最小限に抑制できる結果、冷蔵庫の消費電力の増加も最小限に抑えることが可能となる。

請求項７に記載の冷蔵庫の制御装置の発明は、請求項６に記載の発明において、圧縮機の駆動が、通電角１２０度通電で、通電率１００％または、最高通電率に到達していない時、圧縮機の回転を加速していく場合は、まず通電率を上げていくことで圧縮機回転数を目標回転数に近づけていき、通電率が１００％または、最高通電率に達したとき、スイッチ素子のオンタイミングを進めていくことで、スイッチ部の通電角を増やし、圧縮機回転数を目標回転数に近づけていくものであり、このため、目標回転数で駆動するためには、１２０度通電を越える通電角での駆動が必要なときでも、精度の高い回転数制御が出来る結果、回転ムラ等による圧縮機の騒音増大を抑制できる結果、冷蔵庫の低騒音化が可能となる。

請求項８に記載の冷蔵庫の制御装置の発明は、請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の発明において、圧縮機を、スイッチ素子のオンタイミングを進め、スイッチ部の通電角を１２０度以上として駆動しているとき、圧縮機回転を減速する場合は、スイッチ素子のオンタイミング徐々に遅らせていき、通電角が１２０度になっても、圧縮機の目標回転数に達していない時、通電率を下げていくものであり、圧縮機がオーバーラップ通電、通電率１００％で運転している場合の回転数を低回転へ減速していく場合において、まずオーバーラップ角を徐々に減少させていき、オーバーラップ角が０度に達した場合、すなわち１２０度通電となった場合でも、設定された目標回転数より回転数が高い場合は通電率を下げていくことで目標回転数に近づけるようにしている。これにより、オーバーラップ制御により圧縮機を駆動する期間をできる限り短く出来、モータ巻線を流れる電流の通電期間を短くし、モータ巻線温度上昇を極力抑え、巻線温度上昇を抑制し圧縮機の高効率運転を実現している。

請求項９に記載の冷蔵庫の制御装置の発明は、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、急速冷凍運転された時には、スイッチ素子のオンタイミングを進めることで、１２０度以上の通電角で圧縮機を駆動するものであり、冷蔵庫で急速冷凍運転をする場合、オーバーラップ通電で、最高回転数で圧縮機を駆動するようにしている。これにより、１２０度通電で圧縮機を運転する場合よりも回転数を高くすることができ、急速冷凍時の冷媒の蒸発温度を低くすることが可能となり、急速冷凍時間の短縮が可能となる。

請求項１０に記載の冷蔵庫の制御装置の発明は、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、冷蔵庫設置時や、冷蔵庫の電源投入時、あるいは、霜取り制御後で、庫内温度が設定温度より高い場合、スイッチ素子のオンタイミングを進め１２０度以上の通電角で圧縮機を運転するものであり、１２０度通電で圧縮機を運転したときより短時間で庫内を冷却状態にすることが可能である。

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が、、従来例または先に説明した実施の形態と同一構成については、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。尚、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による冷蔵庫の制御装置のブロック図である。図２は同実施の形態のスイッチ素子および位置検出手段のタイミングチャートである。

尚、以降の説明に於いて、圧縮機用のモータは表面磁石型（ＳＰＭ）モータとして説明する。

図１において、圧縮機１は圧縮機駆動装置２により駆動される。位置検出手段３は、圧縮機１に搭載されているブラシレスＤＣモータ（図示せず）のロータ位置を検出するものである。

また、圧縮機駆動装置２には、圧縮機１へ電力を供給する電力供給装置４を備えている。電力供給装置４は、スイッチ部５とスイッチ部５を通電状態あるいは非通電状態にするスイッチ制御手段６から構成される。またスイッチ部５には６個のスイッチ素子７〜１２を有している。

本実施の形態では、シリコン半導体を用いたＩＧＢＴを用いたものであるが、ＭＯＳＦＥＴ、バイポーラ型、ＤＧＭＯＳ、ＧＴＯなどでもよく、材質もシリコン以外にもゲルマニウム、炭化シリコン（ＳｉＣ）などを使用してもよい。

オンタイミング制御手段１３は、スイッチ素子７〜１２を非通電状態から通電状態に移行するタイミングを決定するもので、オフタイミング制御手段１４は、スイッチ素子７〜１２を通電状態から非通電状態に移行するタイミングを決定するものである。

オンタイミング制御手段１３によりスイッチ素子７〜１２をオンするタイミングを、オフタイミング制御手段１４によりスイッチ素子７〜１２をオフするタイミングより早くすることで、オーバーラップ通電が可能となる。

平滑用コンデンサ１５，１６は、電源１７から受けた交流電源をチョークコイル１８を通り、整流素子１９〜２２で整流された電圧を倍電圧整流している。本実施の形態では倍電圧整流を行っているが、全波整流によるＤＣ電圧を電力供給装置４に入力する構成でも構わない。

次に図２のスイッチ素子７〜１２の通電、非通電のタイミングと、位置検知手段３による位置検知タイミングを示したタイミングチャートを用いて本実施の形態１の動作を説明する。

図２は、圧縮機駆動装置２に電源１７（商用電源）を供給し、チョークコイル１８を通り、整流素子１９〜２０と平滑用コンデンサにより倍電圧整流したＤＣ電圧をスイッチ部５に入力し、圧縮機１を駆動したときの、スイッチ制御手段５でスイッチ部５内に設けられたスイッチ素子７〜１２のオンまたはオフ動作と、位置検知手段３により得られた位置検知信号取得タイミングを示したものである。

本タイミングチャートのＵｐ、Ｖｐ、Ｗｐ、Ｕｎ、Ｖｎ、Ｗｎは、図１におけるスイッチ素子７，９，１１，８，１０，１２の動作タイミングにそれぞれ対応する。本実施の形態では、タイミングチャートでハイ状態の位置が、スイッチ素子が通電状態であり、また、Ｕｐ、Ｖｐ、Ｗｐの上アーム側、すなわちスイッチ素子７，９，１１を通電区間内で通電、非通電を繰り返すＰＷＭ通電により、通電率を変え、モータ巻線に印加される電圧の実効値を変える構成としている。

位置検知手段３による位置信号取得タイミングは、モータ誘起電圧のゼロクロスポイントを検出し、位置信号としている。オンタイミング制御手段１３、オフタイミング制御手段１４とも、１２０度通電、進角０度で転流する場合は、位置信号を取得から電気角３０度後にモータの通電相を切り換える転流動作を行う。

本実施の形態では、この転流動作において、スイッチ素子７〜１２をオフ状態からオン状態にする場合は、進角０度から最大３０度、すなわちスイッチ素子７〜１２をオンするタイミングは、位置信号取得直後の０度（進角３０度）から電気角３０度（進角０度）経過までの範囲とし、スイッチ素子７〜１２をオン状態からオフ状態に移行するタイミングは、位置信号取得後３０度（進角０度）とすることでスイッチ素子７〜１２をオフからオン状態に移行するタイミングの進角分がオーバーラップ通電角となり、１２０度通電で圧縮機１を駆動した場合より高い回転数で駆動できる構成となっている。

また、図３は本実施の形態１のスイッチ素子および位置検出手段のタイミングチャートであり、本タイミングチャートでは、スイッチ素子７〜１２がオンからオフへの移行の際にも進角制御し、オンタイミング制御手段１３によるスイッチ素子７〜１２がオフからオンへの移行する時の進角と、オフタイミング制御手段１４によるスイッチ素子７〜１２がオンからオフタイミングへ移行する時の進角との和が電気角６０度以下で、スイッチ素子７〜１２のオンタイミングの進角がオフタイミングの進角より大きく、且つオンタイミング、オフタイミングの進角はそれぞれ電気角３０度以下とすることで、オーバーラップ通電制御と進角制御を併せ持つ制御ができる構成としている。

従って、ＩＰＭモータの様にマグネットトルクとリラクタンストルクを併用して駆動するモータ等にも適応可能となる。

以上のように本実施の形態１の冷蔵庫の制御装置は、ブラシレスＤＣモータを使用した圧縮機１と、圧縮機１に電力を供給する電力供給手段４と、電力供給手段４内に設けた６６個のスイッチ素子７〜１２で構成されるスイッチ部５と、圧縮機１のローター位置を検出する位置検出手段３と、圧縮機１の通電相を変えるために、スイッチ部５の通電または非通電のタイミングを決定するオンタイミング制御手段１３およびオフタイミング制御手段１４を有し、スイッチ素子７〜１２を通電状態にするとき、位置検出手段３の位置信号に対してスイッチ部５のオンするタイミングをオフするタイミングより進ませ１２０度以上の通電角（オーバーラップ通電）で圧縮機１を駆動することで、進角制御による弱め界磁と広角通電による出力電圧の上昇との相乗効果が得られ、１２０度通電で駆動したときより、モータのトルクアップし、圧縮機１の最高回転数を上げることが可能となる。

また、あらかじめ最高回転数が決まっている場合は、従来の１２０度通電で使用するモータより効率の高いモータを圧縮機１に使用することが可能となり、冷蔵庫の消費電力を低減できるようになる。

さらに、スイッチ素子のオンからオフへの移行タイミングも進めることが可能なため、スイッチ素子のオフからオンへの移行タイミングを、オンからオフへの移行タイミングより早く設定することで、オーバーラップ通電を行えるため、ＩＰＭモータの様に、マグネットトルクとリラクタンストルクを併用して駆動するモータにも適応可能となる。

（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２による冷蔵庫の制御装置のブロック図であり、図５は、同実施の形態による冷蔵庫の制御装置の動作フローチャートである。

図４において、回転数検出手段２３は、位置検知手段３から得た位置信号から現在の圧縮機１の回転数を検出する。また、通電率検出手段２４は、スイッチ制御手段６から、現在のＰＷＭ制御の通電率を検出することで、通電率が１００％あるいは最高通電率に達したとき、オンタイミング制御手段１３およびオフタイミング制御手段１４の進角を設定し、オーバーラップ通電が可能となる。

また目標回転数設定手段２５は、外気温度情報や、庫内温度情報、霜取り制御情報や、扉開閉回数および扉開閉時間、急速冷凍制御指令といった冷蔵庫内外の情報から、圧縮機１の駆動回転数を決定し、目標回転数として設定する。回転数比較手段２６は、現在の圧縮機１の回転数と目標回転数を比較し、現在回転数が目標回転数に到達したかどうかを確認するものである。

本実施の形態２の構成にすることで、急速冷凍制御がスタートされた場合、または霜取り制御終了直後、あるいは扉開閉が頻繁に行われた場合、または、庫内清掃のため、扉が長時間開放された時、冷蔵庫設置直後等で庫内を急速冷却する必要がある場合、オーバーラップ制御により、１２０度通電時より圧縮機を高回転で運転でき、庫内の冷却時間を短縮できる。

次に図４のブロック図及び、図５のフローチャートを用いて、動作を説明する。まずｓｔｅｐ１０１で、外気温度情報や、庫内温度情報、霜取り制御、扉開閉情報、扉開放時間、急速冷凍制御等といった冷蔵庫内外の情報に基づいて、目標回転数設定手段２５が圧縮機１の目標回転数をセットし、ｓｔｅｐ１０２で、位置検知手段３により得られた位置信号を基に、回転数検出手段２３で、現在の圧縮機１の回転数を検出する。

次のｓｔｅｐ１０３では、回転数検出手段２３で得た圧縮機１の現在回転数と、目標回転数設定手段２５で設定された圧縮機１の目標回転数とを比較し、目標回転数が現在回転数より小さい場合は終了し、目標回転数が現在回転数より大きい場合は、ｓｔｅｐ１０４に進む。

ｓｔｅｐ１０４では、通電率検出手段２４により、スイッチ素子７〜１２の通電率を検出する。スイッチ素子７〜１２の通電率が１００％あるいは最高通電率（例えば９９％）に達した場合は、ｓｔｅｐ１０５に進み、オンタイミング制御手段１３により、スイッチ素子７〜１２がオフ状態からオン状態に移るオンタイミングを進めることでオーバーラップ通電を行う。また、スイッチ素子７〜１２の通電率が１００％未満あるいは最高通電率未満（例えば９９％）である場合は、ｓｔｅｐ１０６に進み、通電率を増加していく。

以上のように、本実施の形態の冷蔵庫の制御装置は、圧縮機１と、位置検知手段３と、スイッチ部５及び前記スイッチ部５内に設けたスイッチ素子７〜１２、スイッチ制御手段６、オンタイミング制御手段１３、オフタイミング制御手段１４、回転数検出手段２３、通電率検出手段２４、目標回転数設定手段２５、回転数比較手段２６とから構成され、回転数比較手段２６により現在回転数と目標回転数とを比較し、その比較結果で現在回転数が目標回転数より遅く、通電率検出手段２４により検出したスイッチ素子７〜１２の通電率が１００％あるいは最高通電率（例えば９９％）に到達した場合のみオーバーラップ通電を行うようにしたため、１２０度通電の最高通電率での駆動時より高い回転数で圧縮機を駆動することが出来る。

さらに、外気温度、庫内温度、霜取り制御、扉開閉回数、扉開放時間、急速冷凍制御等の冷蔵庫内外の情報及び、使用状況等の情報から圧縮機の目標回転数を設定するため、庫内を早急に冷却する必要がある場合、１２０度通電で最高通電率で駆動可能な回転数以上の目標回転数を設定し、オーバーラップ通電で駆動することが出来る。

（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３による冷蔵庫の制御装置のブロック図であり、図７は同実施の形態による冷蔵庫の制御装置の動作フローチャートである。

図６において、オーバーラップ角加減算手段２７は、オンタイミング制御手段１３によりスイッチ素子がオフからオンに移行するタイミングを増減することで、オーバーラップ角を調整するものである。

通電率決定手段２８は、オーバーラップ通電で圧縮機を駆動している場合は、通電率を１００％または最高通電率に設定し、オーバーラップ通電されていない場合は、圧縮機の回転数を目標回転数に近づけるため、通電率を増減するものである。

以下、本発明の実施の形態３について図６のブロック図及び、図７のフローチャートを用いその動作を説明する。

まず、ｓｔｅｐ２０１で、外気温度、庫内温度、霜取り制御、扉開閉回数、扉開放時間、急速冷凍制御等の冷蔵庫内外の情報や使用状況により目標回転数設定手段２５に圧縮機の目標回転数を設定し、ｓｔｅｐで２０２で、位置検知手段３で得た位置信号に基づき回転数検出手段２３により圧縮機の現在回転数を検出する。

ｓｔｅｐ２０３では、回転数比較手段２６で現在の回転数と目標回転数が一致しているかを判断し、一致している場合はｓｔｅｐ２０１に戻り以降その処理を繰り返す。また現在の回転数と目標回転数が一致しない場合は、ｓｔｅｐ２０４で回転数比較手段２６での結果が、目標回転数より現在回転数が遅い場合は、ｓｔｅｐ２０５に進む。

ｓｔｅｐ２０５では、通電率検出手段によりスイッチ素子７〜１２の通電率を判断し、通電率が１００％あるいは最高通電率（たとえば９９％）に未到達の場合は、ｓｔｅｐ２０９に進み、通電率決定手段２８により現在の通電率からｎ％（たとえば０．５％）上げ、ｓｔｅｐ２０１に戻り以降、この動作を繰り返す。

また通電率が１００％あるいは最高通電率（たとえば９９％）に到達した場合は、ｓｔｅｐ２０６に進み、現在のオンタイミングの進角が、３０度以下の場合は、ｓｔｅｐ２０７でオーバーラップ角加減算手段２７によりオンタイミングの進角に電気角ａ度（たとえば電気角１度）進めることで、オーバーラップ通電角を増加する。

また、オンタイミング進角が電気角３０度以上の場合は、ｓｔｅｐ２０８でオンタイミングの進角を３０度に設定し、ｓｔｅｐ２０１に戻り以降この動作を繰り返す。

また、ｓｔｅｐ２０４で目標回転数より現在回転数が早い場合は、ｓｔｅｐ２１０に進み、オンタイミングの進角制御中か、すなわちオーバーラップ通電中かを判断し、オーバーラップ通電中でない場合は、ｓｔｅｐ２１４でオーバーラップ角加減算手段２７により通電率をｍ％（たとえば１％）減少することで現在回転数を目標回転数に近づけるようにする。以降はｓｔｅｐ２０１に戻り同動作を繰り返す。

また、ｓｔｅｐ２１０でオーバーラップ通電中である場合は、ｓｔｅｐ２１１に進み現在のオンタイミングの進角が０度に到達していないかを判断する。オンタイミングの進角が０度以下（０度に到達）の場合はオンタイミングの進角を０度に設定し（ｓｔｅｐ２１３）０度に到達していない場合は、オンタイミングの進角から電気角ｂ度（たとえば１度）減少することで、オーバーラップ通電角を減らし、目標回転数に近づけていく。以降ｓｔｅｐ２０１に戻り同動作を繰り返す。

以上のように本実施の形態の冷蔵庫の制御装置は、圧縮機１と、位置検知手段３と、スイッチ部５及びスイッチ部５内に設けたスイッチ素子７〜１２、スイッチ制御手段６、オンタイミング制御手段１３、オフタイミング制御手段１４、回転数検出手段２３、通電率検出手段２４、目標回転数設定手段２５、回転数比較手段２６とオーバーラップ角加減算手段２７と通電率決定手段２８とから構成され、スイッチ素子７〜１２の通電率を検出し、圧縮機１の現在の回転数と目標回転数とを比較し、現在回転数が目標回転数より遅い場合で、通電率が１００％に到達していない場合は通電率を上昇し、通電率が１００％に到達している場合はオーバーラップ角を徐々に増加し現在回転数を目標回転数に近づけていく。

また現在回転数が目標回転数より速い場合でオーバーラップ通電中の場合は、オーバーラップ角を徐々に減少させ目標回転数に近づけ、オーバーラップ通電中でない場合はスイッチ素子７〜１２の通電率を徐々に減少させることで現在回転数を目標回転数に近づけるようにしている。

これにより、現在回転数と目標回転数との偏差により最適なオーバーラップ通電角が得られるようになり、オーバーラップ通電中でも目標回転数に対し精度の高い回転数制御が実現できる。

以上のように、本発明にかかる冷蔵庫の制御装置は、圧縮機の高効率駆動、高速駆動、低騒音駆動を行い、冷蔵庫の低消費電力、冷却速度の短縮、低騒音化を行うため、圧縮機を使用する機器（自動販売機、食品ショーケース、業務用冷蔵庫、エアコン、除湿器等）全般に適用することができる。

本発明の実施の形態１による冷蔵庫の制御装置のブロック図 本発明の実施の形態１によるスイッチ素子および位置検出手段のタイミングチャート 本発明の実施の形態１によるスイッチ素子および位置検出手段のタイミングチャート 本発明の実施の形態２による冷蔵庫の制御装置のブロック図 本発明の実施の形態２による冷蔵庫の制御装置の動作フローチャート 本発明の実施の形態３による冷蔵庫の制御装置のブロック図 本発明の実施の形態３による冷蔵庫の制御装置の動作フローチャート 従来の冷蔵庫の制御装置を示す図

符号の説明

１ 圧縮機
２ 圧縮機駆動装置
５ スイッチ部
７，８，９，１０，１１，１２ スイッチ素子
１３ オンタイミング制御手段
１４ オフタイミング制御手段
２３ 回転数検出手段
２４ 通電率検出手段
２５ 目標回転数設定手段
２６ 回転数比較手段
２７ オーバーラップ角加減算手段
２８ 通電率決定手段

Claims (10)

1. ブラシレスＤＣモータを使用した圧縮機と、前記圧縮機に電力を供給する電力供給装置と、前記ブラシレスＤＣモータのロータ位置を検出する位置検出手段とを備え、前記電力供給装置は、前記位置検出手段で得られた位置信号に応じてオンまたはオフする６個のスイッチ素子で構成されるスイッチ部を有し、前記位置検出手段の位置信号に対して前記スイッチ部のオンするタイミングをオフするタイミングより進ませるようにすることを特徴とする冷蔵庫の制御装置。
2. スイッチ素子を非通電状態から通電状態にする時のタイミングは、スイッチ素子を通電状態から非通電状態にするタイミングより、電気角０度以上３０度以下の範囲で早く行う請求項１に記載の冷蔵庫の制御装置。
3. スイッチ部の各スイッチ素子をオンさせるオンタイミング制御手段と、上記スイッチ素子をオフさせるオフタイミング制御手段を有し、前記位置検出手段の位置信号に対して前記スイッチ部のオンタイミングおよび、オフタイミングをともに進ませ、かつスイッチ素子のオンタイミングが、オフタイミングより早くすることで、スイッチ素子の通電角を電気角１２０度以上として圧縮機を駆動することを特徴とする、請求項１または請求項２記載の冷蔵庫の制御装置。
4. 圧縮機の通電相の転流タイミングは、位置検出手段の位置信号に対してスイッチ部のオンタイミングを進ませる電気角とオフタイミングを進ませる電気角の和が電気角６０度以下であり且つ、オンタイミングを進ませる電気角がオフタイミングを進ませる電気角以上であ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の制御装置。
5. 現在の圧縮機の回転数を検出する回転数検出手段と、現在のスイッチ部の通電率を検出する通電率検出手段と、目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、目標回転数と現在の回転数を比較する回転数比較手段を有し、圧縮機を１２０度通電で駆動したとき、通電率が１００％あるいは、設定された最大通電率となっても目標回転数に達しない時、スイッチ部の非通電状態から通電状態へ移行するオンタイミングを進め通電角１２０度以上で圧縮機を駆動する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の冷蔵庫の制御装置。
6. オーバーラップ角加減算手段を有し、通電角１２０度で圧縮機を駆動している際、通電率が１００％或いは、設定された最高ディーティーに達した場合でも、圧縮機の回転数が、目標回転数に達しない時、前記オーバーラップ加算手段にて、スイッチ素子のオンタイミングを徐々に進めていくことでスイッチ部の通電角を増やし、圧縮機の回転数を目標回転数に近づける請求項５に記載の冷蔵庫の制御装置。
7. 圧縮機の駆動が、通電角１２０度通電で、通電率１００％または、最高通電率に到達していない時、圧縮機の回転を加速していく場合は、まず通電率を上げていくことで圧縮機回転数を目標回転数に近づけていき、通電率が１００％または、最高通電率に達したとき、スイッチ素子のオンタイミングを進めていくことで、スイッチ部の通電角を増やし、圧縮機回転数を目標回転数に近づけていく請求項６に記載の冷蔵庫の制御装置。
8. 圧縮機を、スイッチ素子のオンタイミングを進め、スイッチ部の通電角を１２０度以上として駆動しているとき、圧縮機回転を減速する場合は、スイッチ素子のオンタイミング徐々に遅らせていき、通電角が１２０度になっても、圧縮機の目標回転数に達していない時、通電率を下げていく請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の冷蔵庫の制御装置。
9. 急速冷凍運転された時には、スイッチ素子のオンタイミングを進めることで、１２０度以上の通電角で圧縮機を駆動する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の冷蔵庫の制御装置
10. 冷蔵庫設置時や、冷蔵庫の電源投入時、あるいは、霜取り制御後で、庫内温度が設定温度より高い場合、スイッチ素子のオンタイミングを進め１２０度以上の通電角で圧縮機を運転する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の冷蔵庫の制御装置。

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