JP2006090611A

JP2006090611A - 冷凍装置

Info

Publication number: JP2006090611A
Application number: JP2004276341A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Kishi; 繁岸
Original assignee: Hitachi Home and Life Solutions Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2004-09-24
Filing date: 2004-09-24
Publication date: 2006-04-06

Abstract

【課題】従来技術による冷凍装置は、圧縮機の回転速度を決定するために温度センサとコントロール回路を設け、さらにコントローラ回路とインバータ回路とを絶縁しなければならなかった。
【解決手段】温度によるガス膨張を利用した機械式のサーモスタットを用いることにより解決される。サーモスタットは温度検知部と電気接点部は絶縁されているので、インバータ回路に直接接続することが可能である。また、圧縮機の回転速度と冷凍能力が略比例すること、さらに運転時間との積算により冷凍庫が必要とする冷凍能力を算出することにより、圧縮機の回転速度を求めることが可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転速度を可変できる密閉型電動圧縮機を有する冷凍装置に関する。

従来技術における冷凍装置は、冷蔵庫あるいは冷凍庫の冷凍サイクルを構成する密閉型圧縮機に内蔵される電動機は商用電源を印加して駆動するものが主流である。また、家庭用冷凍冷蔵庫においては電動圧縮機を回転速度可変のものにしたインバータ冷凍冷蔵庫が普及し始めており、さらに、特開２００３−３３６９５０号公報にあるようにショーケース等の冷凍装置にも回転速度可変の電動圧縮機を搭載したものが検討されている。図３は従来技術による冷凍装置の全体構成図である。１は商用電源、２はインバータ回路、３は密閉型電動圧縮機、４は凝縮器、５は蒸発器、６は減圧器、９は温度センサ、１０はコントロール回路であり、以上で冷凍装置を構成している。温度センサ９が冷凍庫８内の温度を検出して、運転開始温度より高ければ圧縮機の運転を開始する。コントロール回路１０は温度センサ９が検出した庫内温度をフィードバック制御して圧縮機３−ｂの回転速度を決定する。インバータ回路２は決定された回転速度で圧縮機内の電動機３−ａを駆動する。フィードバック制御により圧縮機の回転速度を可変することにより、庫内の温度が目標温度に保たれる。ここで、インバータ回路２は商用電源１を絶縁トランスを介さずに直接接続されている充電部となる。このため、冷凍庫内に設置された温度センサが充電部にならないようにインバータ回路２とコントロール回路１０は絶縁回路によって絶縁しなければならない。説明図には絶縁回路は明示していない。

特開２００３−３３６９５０号公報

以上のような従来技術による冷凍装置は、圧縮機の回転速度を決定するために温度センサとコントロール回路を設け、さらにコントローラ回路とインバータ回路とを絶縁しなければならなかった。本発明は、サーモスタットのオン・オフ信号によって回転速度を可変できる電動圧縮機の回転速度制御運転を行って、圧縮機の運転の断続回数を低減して低消費電力化の手段を提供するものである。

上記の課題は、温度によるガス膨張を利用した機械式のサーモスタットを用いることにより解決される。サーモスタットは温度検知部と電気接点部は絶縁されているので、インバータ回路に直接接続することが可能である。機械式のサーモスタットは接点がオンする温度と、オフする温度が異なる、すなわちディファレンシャルを持っている。しかしながら、ディファレンシャル内の温度にある場合、オンする温度以下でオフする温度以上であることしか判らない。このため、回転速度可変の電動圧縮機を搭載しても回転速度制御化できない。本発明は、圧縮機の回転速度と冷凍能力が略比例すること、さらに運転時間との積算により冷凍庫が必要とする冷凍能力を算出することにより、圧縮機の回転速度を求めることを特徴としたものである。

圧縮機の運転の断続回数を低減して低消費電力を図ることは言うまでもないが、本発明によれば現在、広く普及しているサーモスタットのオン・オフによって商用電源を印加して一定回転速度で運転する圧縮機を搭載した冷凍装置を、簡便な手段により圧縮機の回転速度可変の冷凍装置とすることが可能である。

図１は本発明による実施例の全体説明図である。１は商用電源、２はインバータ回路、３は密閉型電動圧縮機、４は凝縮器、５は蒸発器、６は減圧器、７はサーモスタットであり、以上で冷凍装置を構成している。

次に本発明による実施例の動作を、図２を用いて説明する。冷凍装置は設置時においては庫内は周囲温度を同じであるため、インバータ回路２は回転速度を最大にして圧縮機３内の電動機３−ａの駆動を開始する。圧縮機３が駆動されると冷凍サイクル内の冷媒が吸込口から吸込まれ、圧縮されて吐出口から吐出される。吐出された高温高圧の冷媒は凝縮器４において放熱して液化する。減圧器６を通って蒸発器５で気化して、このときの気化熱により冷凍庫８が冷却される。運転を継続すれば庫内は冷却され、庫内温度はサーモオフ温度に到達して運転停止する。

このまま時間が経過すると庫内温度が上昇してサーモオンになり運転を開始する。しかしながら、これでは圧縮機の回転速度は最大のままであり、冷凍負荷に見合った冷凍能力で運転して断続回数を低減して低消費電力化を図ることができない。

そこで、本発明では運転中の圧縮機の回転速度と運転時間の積算値を求めて、冷凍庫が必要とする冷凍能力を算出することにより、圧縮機の回転速度を求める制御方式とした。据付直後の運転時は庫内が冷却されるまで長時間連続運転するので、サーモオフするまで圧縮機は最大の回転速度で運転する。従って、最初の積算値は大きな値となる。このため、最初のサーモオフ後の運転における前回積算値はこの値となり圧縮機は最大の回転速度で運転したまま、サーモオフして運転停止する。このとき得られた積算値から必要とする冷凍能力を算出して次回の圧縮機の回転速度を求める。

圧縮機が運転を停止すると庫内温度は徐々に上昇してサーモオン温度に到達する。インバータ回路は上記のようにして求めた回転速度で圧縮機を駆動する。冷凍負荷が変化していない場合、運転を継続していれば庫内温度が下がりサーモオフして運転を停止する。しかし、周囲温度が上昇するなどの条件の変化により冷凍負荷が大きくなっている場合、サーモオフ温度まで冷却することができなくなってしまう。このような状況を回避するために本発明においては、前回積算値と今回積算値を比較して今回積算値が前回積算値を超えた時点で所定の回転速度だけ圧縮機の回転速度を上昇させ、冷凍能力を増大させる。この処理により庫内温度は低下しサーモオフして運転を停止する。また、所定の時間を経過してもサーモオフしない場合、さらに回転速度を上昇させる。以上の処理を繰り返すことにより、途中で冷凍負荷が増大した場合であっても、庫内温度をサーモオフ温度まで下げることが可能である。冷凍負荷が低減した場合は、短時間で庫内温度が下がりサーモオフして運転を停止するだけであり何ら問題はない。

本発明による冷凍装置の全体構成図。本発明の実施例の動作説明図。従来技術による冷凍装置の全体構成図。

符号の説明

１…商用電源、２…インバータ回路、３…密閉型電動圧縮機、３−ａ…電動機、３−ｂ…圧縮機、４…凝縮器、５…蒸発器、６…減圧器、７…サーモスタット、７−ａ…サーモスタットの温度検知部、７−ｂ…サーモスタットの電気接点部、８…冷凍庫、９…温度センサ、１０…コントロール回路。

Claims

電動機を内蔵した密閉型圧縮機で冷媒を圧縮・吐出し、凝縮器、減圧器および蒸発器を介して循環させる冷凍サイクルと、該電動機を多段階に可変できる回転速度で駆動するインバータ回路と、庫内温度を検出するために設けられたサーモスタットよりなる冷凍装置において、サーモスタットがオンして圧縮機の運転により庫内が冷却されてサーモスタットがオフして圧縮機が停止するまでの運転時間と回転速度の積算値により冷凍負荷を推定して、次のサーモスタットオン時の運転を開始する圧縮機の回転速度を決定することを特徴とする冷凍装置。
前記請求項１に記載した冷凍装置において、電源投入時の圧縮機の回転速度を最大に設定する冷凍装置。
前記請求項１に記載した冷凍装置において、サーモスタットオン時の圧縮機運転中において、積算値が前回の積算した値より大きくなった時点で回転速度を増大させる冷凍装置。