JP2009085552A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】過大な負荷がかかる状態で圧縮機が起動することを防止し、かつ運転中、圧縮機にかかる負担を軽減する。
【解決手段】冷凍サイクルの圧縮機６の起動時、凝縮器温度Ｔｇがその適正範囲を超える複数の温度領域のうち、最も高い温度領域Ｇ２よりも低いとき、圧縮機６の起動を許可し、一方、最も高い温度領域Ｇ２以上であるとき、圧縮機６の起動を許可しない。圧縮機６の起動後、制御回路２０は、凝縮器温度Ｔｇが前記複数の温度領域のいずれかに属するとき、圧縮機６をその時点での複数に区分された回転数領域に応じた回転数よりも回転数を減少させる。また、凝縮器温度Ｔｇが、最も低い温度領域Ｇ１から最も高い温度領域Ｇ２へ上昇するに従って、圧縮機６の回転数領域に応じた回転数の減少幅を大きくする。これにより、圧縮機６にかかる冷媒による圧力が減少し、圧縮機の負荷が軽減されて、圧縮機の消費電力を抑えることができる。
【選択図】図２

Description

この発明は、回転数可変の圧縮機を有する冷凍サイクルと、圧縮機の回転数を制御する制御回路とを備え、制御回路は圧縮機の回転数を、予め設定した回転数で回転させ、庫内温度に基づいて圧縮機の駆動をオン／オフ制御することにより庫内温度を設定温度に維持する冷蔵庫に関するものである。

一般に、冷凍サイクルを備えた冷凍庫、氷温庫、冷凍冷蔵庫、または冷凍氷温庫などの冷蔵庫１は、この発明の実施例の概略図である図１に示すように、その内部に貯蔵物が収納される庫室３が形成され、この庫室３は扉４により開閉される。この冷蔵庫１の冷凍サイクルは、冷媒を、圧縮機６から凝縮器７、キャピラリーチューブ（図示省略）、蒸発器９を経て圧縮機６に環流させ、その蒸発器９において、冷媒と空気とを熱交換することにより冷気ａを発生させている。

その冷却された冷気を、庫内ファン１１で庫室３内（庫内）に循環させることにより、庫内を冷却している。このとき、庫内を所定温度に円滑に冷却するために、制御回路（図示省略）により、蒸発器９の冷却力と庫内ファン１１の回転数を制御している。

その制御は、庫内を冷却する冷却負荷の大きさ、すなわち庫内温度Ｔと設定温度Ｔｓとの温度差に応じて、インバータ制御によって容量可変型の圧縮機６の回転数を変化させ、冷凍サイクルの蒸発器９での冷媒の熱交換量を調節して、その蒸発器９での冷却力を調節する。

このとき、例えば、冷蔵庫の起動時や、除霜後の再起動時など庫内温度と設定温度との温度差が大きい場合、圧縮機６の回転数を上げることにより、蒸発器９での冷媒の熱交換量を増加させ、蒸発器９の冷却力を高めて庫内温度Ｔを素早く設定温度Ｔｓにまで下げている。

しかし、蒸発器９の冷却能力を高めるために、圧縮機６の回転数を上げると、蒸発器９における冷媒の熱交換量が増加し、この増加に伴って凝縮器７でのガス冷媒を凝縮する量が増加して凝縮器７の温度が上昇する。凝縮器７の温度が上昇すれば、冷媒の蒸発温度が上昇する。冷媒の蒸発温度が高いと、冷凍サイクルの圧縮機６の吸い込み側の圧力（低圧圧力）が上昇し、その上昇に伴い圧縮機６の吐出側の圧力（高圧圧力）も上昇して圧縮機６に過大な負荷がかかり、圧縮機６が破損するおそれがあった。

このため、容量可変形の圧縮機にかかる負荷を軽減するために、その圧縮機の回転数を制御する技術が知られている（特許文献１参照）。
特開平９−３１０９００号公報

この特許文献１に記載の技術は、空調能力を変化させることのできる空気調和機（インバータエアコン）の容量可変形の圧縮機に適用される。この技術では、室外熱交換器（冷凍サイクルの凝縮器に相当するもの）の冷媒出口配管に設けた室外熱交換温度センサ（凝縮器温度センサ）によって熱交温度（凝縮器温度）Ｔｇを検出し、その熱交温度Ｔｇに基づいて圧縮機の回転数を制御するものである。

すなわち、空気調和機は、圧縮機の起動から所定時間（冷媒が圧縮機によって室外熱交換器で凝縮され、空気調和を行うための準備が整うまでの時間）経過後、熱交温度Ｔｇが第一の設定値（冷媒の圧力により圧縮機に過大な負荷がかかり、空気調和機の能力が低下する温度）以上であるとき、圧縮機を停止する。一方、熱交温度Ｔｇが第一設定値よりも低い第二設定値以上であるとき、圧縮機の回転数を所定回転数以下に制限し、その回転数の制限を所定時間行い、その後、熱交温度Ｔｇが第二設定値よりも低い第三の設定値以下となったときに、前記回転数の制限を解除するようにしたものである。

このように、圧縮機を起動し、所定時間が経過した後、室外熱交換器の熱交温度Ｔｇに基づいて圧縮機の回転数の制御を行うことにより圧縮機にかかる負荷を軽減して、圧縮機を保護するようにしている（特許文献１参照）。

しかし、特許文献１に記載の技術は冷蔵庫に適用したものがなく、この技術による制御を冷蔵庫に適用すると、圧縮機の起動時に熱交温度Ｔｇ（凝縮器温度Ｔｇ）が既に第一設定値以上であれば、圧縮機が起動直後から、前記所要時間経過するまでの間、圧縮機の回転数の制御が行われず、圧縮機にかかる負荷の大きさが、破損のおそれのない適正範囲を超えてしまう。すなわち、凝縮器温度Ｔｇが第一設定値以上であるときに圧縮機の起動を行うと、室外熱交換器（凝縮器）の温度がさらに上昇し、高温、高圧となった冷媒により圧縮機に前記適正範囲を超える過大な負荷がかかり、圧縮機が破損する恐れがあった。

また、特許文献１に記載の技術は、室外熱交換器の温度を検出する室外熱交換器温度センサが故障した場合における、圧縮機の回転数の制御について考慮されておらず、どのように圧縮機の保護がなされるか明確に記載されていない。

そこで、この発明は、過大な負荷がかかる状態で圧縮機が起動することを防止し、かつ運転中、圧縮機にかかる負担を軽減することを課題とする。

前記の課題を解決するために、この発明は、圧縮機の負荷の大きさが適正範囲内にあるか否かを判断し、適正範囲内であれば、圧縮機を予め定めた回転数で回転させ、適正範囲を超えたときに、圧縮機の回転数がその負荷を軽減させる方向に変化させるようにしたのである。

このような制御を行うことにより、圧縮機の負荷の大きさが適正範囲を超えると、圧縮機の回転数が負荷を軽減させる方向に変化するので、高温高圧の冷媒を圧縮する必要がなくなり、圧縮機の負荷が軽減される。

ここで、「圧縮機の負荷の大きさが適正範囲内」とは、冷媒の圧力によって圧縮機にかかる負荷のうち、圧縮機の破損のおそれがないような負荷の範囲をいい、各圧縮機に固有なものであって、各種の圧縮機に付き、実験等によって適宜に設定する。

具体的な構成としては、回転数可変の圧縮機を有する冷凍サイクルと、前記圧縮機の回転数を制御する制御回路とを備え、前記制御回路は前記圧縮機の回転数を、庫内を設定温度に円滑に冷却するために予め設定した回転数で回転させ、庫内温度に基づいて前記圧縮機の駆動をオン／オフ制御することにより庫内温度を設定温度に維持する冷蔵庫において、前記制御回路は、前記圧縮機にかかる負荷の大きさが適正範囲内にあるか否かを判断し、前記適正範囲内であるとき、前記圧縮機を前記予め設定した回転数で回転させ、前記圧縮機の駆動をオン／オフ制御し、一方、前記適正範囲を超えたとき、前記圧縮機の回転数を前記適正範囲内で予め設定した回転数よりも減少させる制御を行い、この制御を前記圧縮機の起動時から行うようにしたのである。この制御は、前記冷凍サイクルが運転される全時間にわたって行うことができる。また、この制御は、例えば、冷凍サイクルの起動時など、冷凍サイクルが運転される全時間に対して部分的に行うようしてもよい。

この構成において、前記凝縮器の温度を検知する凝縮器温度センサを備え、前記制御回路は、前記圧縮機の負荷の大きさを前記凝縮器温度センサによって検知する凝縮器温度に基づいて判断し、その凝縮器温度が前記負荷の大きさの適正範囲に相当する適正範囲を超えたときに、前記圧縮機の回転数を減少させる制御を行うことができる。

このようにすると、凝縮器温度に応じて、圧縮機の回転数が制御されるので、蒸発器での冷媒の庫内空気との熱交換が抑制され、圧縮機の負荷が軽減される。

また、負荷の大きさの判断結果に基づいて、前記圧縮機の回転数を前記負荷を軽減させる方向に変化させる手段としては、種々考えられるが、例えば、前記圧縮機の回転数領域を複数に区分し、前記凝縮器温度の適正範囲を超えた温度領域を複数の温度領域に区分し、前記制御回路は、前記凝縮器温度が前記複数の温度領域のいずれかに属するとき、その時点での前記回転数領域よりも回転数を減少させるようにしてもよい。

ここで、「凝縮器温度の適正範囲」とは、冷媒の圧力により凝縮器にかかる負荷のうち、破損のおそれがない負荷がかかる状態での凝縮器温度の範囲をいい、実験、実操業に基づいて設定されるものである。

凝縮器温度が、前記の温度領域のいずれかに属するときに、その時点での回転数領域よりも回転数を減少させることで、凝縮器でのガス冷媒の凝縮量が減少して凝縮器の温度が低下する。凝縮器の温度が低下すると、冷媒の蒸発温度が低下し、圧縮機の低圧圧力が降下する。この降下に伴い圧縮機の高圧圧力も低下して圧縮機にかかる負荷が軽減される。

さらに、前記圧縮機の負荷を効果的に軽減させる手段としては、例えば、前記凝縮器温度が、前記凝縮器温度の適正範囲を超えた複数の温度領域の中の、最も低い温度領域から最も高い温度領域へ上昇するに従って、前記回転数領域の回転数の減少幅を大きくするようにしてもよい。

この場合、凝縮器温度が、例えば、最も低い温度領域に属するため、圧縮機の回転数を減少させたにもかかわらず、上昇したときは最も低い温度領域で減少させた回転数の減少幅よりも大きい減少幅となる回転数で圧縮機を回転させる。これにより、圧縮機の回転数がより減少するので、凝縮器温度の上昇を抑制することができ、圧縮機にかかる負荷が軽減される。

また、前記制御回路は、前記凝縮器温度が最も高い前記温度領域に属したことを検知したときから、所要時間を経過するまでの間、前記凝縮器温度が維持されたときに前記圧縮機を停止させるようにしてもよい。凝縮器温度が、最も高い温度領域に属した状態を維持すると、すなわち圧縮機に比較的高い負荷がかかった状態を持続していると、圧縮機の故障が発生する可能性が大きくなるなどの悪影響をおよぼす。このため、前記圧縮機を停止させることで、圧縮機を保護する。

一方、前記制御回路は、前記凝縮器温度が最も低い前記温度領域に属したことを検知し、その凝縮器温度が維持されている場合には、その時点での前記圧縮機の回転数を維持するようにしてもよい。このようにすると、検知温度が、前記の最も低い温度領域に属した状態で維持されて、圧縮機にかかる負荷が大きくならないので、蒸発器での冷却能力を低下させずに、圧縮機のかかる負荷の増加を抑制できる。

さらに、前記制御回路は、前記凝縮器温度が最も高い前記温度領域以上となったときに、前記圧縮機を停止させるようにすると、圧縮機の負荷が適正範囲を超えた状態から適正範囲となるように戻り、圧縮機にかかる負荷が軽減される。

凝縮器温度が上昇して、圧縮機に比較的大きな負荷がかかる状態では、圧縮機の起動がなされないようにするために、前記制御回路は、前記圧縮機の起動時、前記凝縮器温度が最も高い前記温度領域よりも低いとき、前記圧縮機の起動を許可し、一方、最も高い前記温度領域以上であるとき、前記圧縮機の起動を許可しないようにすることができる。

また、前記制御回路は、前記凝縮器温度センサに異常が発生した場合、前記圧縮機の回転数を予め定めた設定回転数とし、庫内温度に基づいて前記圧縮機の駆動をオン／オフ制御することにより、前記庫内温度を設定温度に維持するものであってもよい。凝縮器温度センサが故障し、検知温度に基づいて圧縮機の回転数を変化させることができない状態であっても、冷蔵庫を設定温度で維持することができる。

この発明は、以上のように、凝縮器の温度に基づいて判断される圧縮機の負荷に応じて圧縮機の回転数の変更が行われるため、凝縮器での冷媒の凝縮量が抑制され、蒸発器での冷媒と庫内空気との熱交換量が減少し、冷媒の蒸発温度が抑えられる。この冷媒の蒸発温度の低下により、圧縮機の負荷が軽減され、圧縮機の消費電力を抑えることができる。

以下、この発明の実施例を添付図面図１〜図６に基づいて説明する。

この実施例の冷蔵庫１は、図１に示すように、前面が開口する断熱箱体２の内部に貯蔵物が収納される庫室３が形成され、断熱箱体２の開口部に取手１６を有する扉４が開閉可能に取り付けられたものである。庫室３の開口部周縁に結露を防止する結露防止用ヒータ１５が設けられ、その扉４には、その内面周囲の全周にガスケット１０を設けて、扉４を閉じたときの密閉性を確保している。

前記断熱箱体２は、その内部に冷蔵（冷凍）保存する物品を載せる棚１９が取り付けられ、その背面の中央部に除霜水を外部に排出するドレンホース１８が設けられる。断熱箱体２の上部には、ユニットベース５が設けられ、このユニットベース５内に回転数可変型の圧縮機６、凝縮器７、キャピラリーチューブ（図示省略）、及び凝縮器ファン８が設け
られる。

前記断熱箱体２の庫室３内（庫内）の上方には除霜水をドレンホース１８に導くドレンパン１７により庫内が区切られた冷気通路が形成され、冷気通路内には蒸発器９が配置される。このドレンパン１７は、ドレン１８（庫内背面中央）に向かうに従って幅が狭くなっており、除霜時、蒸発器９の近傍に設けた除霜ヒータ１３を通電により発熱させ、蒸発器９に付着した霜を融解し、その霜融解水をドレン１８に導く。

前記圧縮機６は、凝縮器７、キャピラリーチューブ、及び蒸発器９が冷媒管で閉ループ状に接続されており、凝縮器７の近傍に回転数可変型の凝縮器ファン８が付設され、冷気通路内の蒸発器９の近傍に回転数可変型の庫内ファン１１が付設される。凝縮器７は、その温度（凝縮器温度Ｔｇ）を検知する凝縮器温度センサ１２を備えている。

蒸発器９に接続した圧縮機６の運転により、凝縮器７、キャピラリーチューブ（図示省略）、蒸発器９に冷媒が循環して冷凍サイクルが運転される。この冷凍サイクルの運転中に、庫内に設けた庫内温度センサ（図示省略）により庫内温度Ｔを検知する。

この冷凍サイクルの運転によって蒸発器９において、冷媒と冷気通路を通る空気とを熱交換させて冷気ａを発生させる。この冷気ａを冷気通路の庫内ファン１１の回転により、庫内と蒸発器９との間で循環させて庫内を冷却する。

この冷蔵庫１の冷凍サイクルを制御する制御回路２０は、図２の制御ブロック図に示すように、圧縮機駆動モータ部２１の回転数を制御するインバータ回路２２を備えるとともに、凝縮器ファンモータ駆動部２３および庫内ファンモータ駆動部２４の作動を制御するためのファンドライブ回路２５、２６を備える。

この実施例においては、圧縮機駆動モータ部の回転数領域が、図３に示すように、レベルＬＶ１〜ＬＶ８までの８つに区分され、これらのレベル毎に対応する回転数が設定され、インバータ回路２２によって、そのレベルでの回転数で切り替え制御されるようになっている。これらのインバータ回路２２およびファンドライブ回路２５、２６は、マイクロコンピュータ２７が接続される。

このマイクロコンピュータ２７は、内部メモリに冷蔵庫の運転全般を制御する制御機能を有するプログラムを記憶し、図５のフローチャートに対応したプログラムを実行して圧縮機駆動モータ部２１の回転数を制御する。また、マイコン２７には、凝縮器温度Ｔｇを検知する凝縮器温度センサ１２、および庫内温度Ｔを検知する庫内温度センサ２８が接続されている。

マイコン２７による前記プログラム制御は、圧縮機６の負荷の大きさが適正範囲内にあるか否かを判断し、適正範囲以上のときに、圧縮機６の回転数を、その負荷を軽減させる方向に変化させるものである。この圧縮機６の負荷の大きさの判断は、凝縮器温度センサ１２によって検知する凝縮器温度Ｔｇに基づいて行われ、その凝縮器温度Ｔｇが圧縮機６の適正範囲内の負荷の大きさの適正範囲に相当する適正範囲を超える温度領域に属するか否かによりなされる。

この温度領域は、この実施例では、図４に示すように、温度領域Ｇ１、Ｇ２の２つに区分されており、前記プログラム制御は、凝縮器温度Ｔｇが凝縮器温度Ｔｇの適正範囲を超えた２つの温度領域（Ｇ１、Ｇ２）のいずれかに属するときに、圧縮機６の回転数を変化させてその負荷を軽減させる。なお、前記温度領域は、図４に示すように２つに限られず、例えば、３つ、４つ…と任意の数の温度領域に設定してもよい。このようにすると、より細かく圧縮機６の回転数を変化することが可能となり、円滑に圧縮機６の制御を行うことができる。

この温度領域Ｇ１は、図４に示すように、下限規定値Ｔ１（６０℃）以上、規定値Ｔ２（６５℃）未満に設定されており、凝縮器温度Ｔｇが、この温度領域Ｇ１に属するとき、前記制御回路２０のマイコン２７が、その時点での圧縮機６の回転数のレベル（例えば、Ｌ４）よりも一段階低いレベルの回転数（Ｌ３）に減少させる（切り替える）。

前記温度領域Ｇ２は、前記規定値Ｔ２（６５℃）以上、上限規定値Ｔ３（７０℃）未満に設定されており、凝縮器温度Ｔｇが、この温度領域Ｇ２に属するとき、前記制御回路２０のマイコン２７が、その時点での圧縮機６の回転数のレベル（例えば、Ｌ３）よりも二段階低いレベルの回転数（Ｌ１）に減少させる（切り替える）。

このように、凝縮器温度Ｔｇが温度領域の中の、最も低い温度領域Ｇ１から最も高い温度領域Ｇ２へ上昇するに従って、回転数領域の回転数の減少幅を大きく設定させる。このため、凝縮器温度Ｔｇが上昇すればするほど、圧縮機の回転数がより減少し、凝縮器温度の上昇を抑制することができ、圧縮機にかかる負荷が軽減する。

ここで、規定値Ｔ２は、凝縮器温度Ｔｇがこの規定値Ｔ２を超えた場合、冷媒の圧力が過大となり、凝縮器７および圧縮機６にかかる負荷がその適正範囲を超えて大きくなり、これらが破損する恐れがある温度であり、実験、実操業に基づいて、例えば、６５℃に設定される。この実施例では、前述のように規定値Ｔ２を基準として５℃低い下限規定値Ｔ１、５℃高い上限規定値Ｔ３を設定される。

次に、前記のように構成された冷蔵庫１における圧縮機６の回転数の制御を図５、６のフローチャート、図７のタイミングチャートを用いて説明する。

まず、冷蔵庫１の電源を入れ、冷凍サイクルを起動（圧縮機６を起動）させる。このとき、制御回路２０のマイコン２７は、図５に示すフローチャートに基づく処理を開始する（ステップ１００）。

まず、凝縮器温度センサ１２の検知する凝縮器温度Ｔｇが、規定値Ｔ２（６５℃）以下であるか判断する（ステップ１０２）。凝縮器温度Ｔｇが規定値Ｔ２以上であれば、圧縮機６の駆動を許可せず（ステップ１０６）、処理を終了させる（ステップ１４２）。

一方、凝縮器温度Ｔｇが、規定値Ｔ２よりも低ければ、圧縮機６の回転数のレベルを示すレベルデータＬＶを、例えば、ＬＶ５に設定して、このレベルデータＬＶをインバータ回路２２に出力する。インバータ回路２２は、入力されたレベルデータＬＶによって表されたＬＶ５に対応した回転数で圧縮機６を回転させる（ステップ１０４）。なお、このステップ１０４で設定される圧縮機６のレベルデータＬＶ、すなわち、圧縮機６の回転数のレベルは、例えば、庫室３の容量、冷凍サイクルの冷却性能、冷蔵庫１の設置場所の外気温など、実験、実操業に基づいて適宜設定される。

圧縮機６の回転により高温、高圧の冷媒が吐出されて、冷凍サイクルが運転を開始し、蒸発器９から発生する冷気ａを、庫内ファン１１の回転で庫内と冷気通路との間を循環させて庫内を冷却し始める。前記ステップ１０４の処理後、凝縮器温度Ｔｇが下限規定値Ｔ１（６０℃）未満であるか否かを判定する（ステップ１０８）。

凝縮器温度Ｔｇが下限規定値Ｔ１未満であれば、前述した圧縮機６の回転数のレベル（ＬＶ５）を維持し（ステップ１１０）、その回転数のＬＶに対応した回転数で圧縮機６を回転させる。ステップ１０８において、凝縮器温度Ｔｇが、下限規定値Ｔ１未満である限り、ステップ１０８、１１０の循環処理を繰り返し実行する。すなわち、圧縮機６の回転数を予め定めた回転数（この場合、回転数ＬＶ５に対応する回転数）で回転させ、圧縮機６の駆動を庫内温度センサが検知する庫内温度Ｔに基づいて、オン／オフ制御することにより設定温度Ｔｓに維持させる。

この循環処理中に、凝縮器温度Ｔｇが下限規定値Ｔ１以上となると、すなわち、凝縮器温度Ｔｇが図４に示す温度領域Ｇ１に属すると、ステップ１１２では、レベルデータＬＶから「１」を減算して、その減算したレベルデータＬＶ（この実施例ではＬＶ４）をインバータ回路２２に出力する。インバータ回路２２は、入力されたレベルデータＬＶに対応した回転数で圧縮機６を回転させる。これにより、圧縮機６の回転数が減少して、その負荷が軽減される。

ステップ１１２の処理後、ステップ１１４、１１６からなる循環処理を繰り返し実行する。ステップ１１４では、凝縮器温度Ｔｇが下限規定値Ｔ１未満であるか否かを判定する。ステップ１１６では、凝縮器温度Ｔｇが規定値Ｔ２以上であるが否かを判定する。

これらの判定により、凝縮器温度Ｔｇが下限規定値Ｔ１以上かつ規定値Ｔ２未満であれば、すなわち、凝縮器温度Ｔｇが温度領域Ｇ１に属するときは、ステップ１１４、１１６で共に「Ｎｏ」と判定され続けて、ステップ１１４、１１６からなる循環処理が繰り返し実行され続ける。この状態では、前記ステップ１１２の処理で「１」レベルデータＬＶだけ減算した状態で圧縮機６が回転され続ける。

前記の状態で圧縮機６が回転されることで、凝縮器温度Ｔｇが規定値Ｔ２以上になれば、すなわち、凝縮器温度Ｔｇ図４に示す温度領域Ｇ２に属すると、ステップ１１６で、「Ｙｅｓ」と判定してプログラムをステップ１２０に進める。

ステップ１２０においては、レベルデータＬＶから「２」を減算して、その減算したレベルデータＬＶ（この実施例ではＬＶ３）をインバータ回路２２に出力する。インバータ回路２２は、入力されたレベルデータＬＶに対応した回転数で圧縮機６を回転させる。これにより、圧縮機６の回転数がさらに減少して、その負荷が軽減される。

一方、前記ステップ１１４、１１６の循環処理中、凝縮器温度Ｔｇが下限規定値Ｔ１よりも低くなれば、ステップ１１４で「Ｙｅｓ」と判定してプログラムをステップ１２２に進める。ステップ１２２では、レベルデータＬＶに「１」を加算して、その加算したレベルデータＬＶをインバータ回路２２に出力し、インバータ回路２２は、入力されたレベルデータＬＶに対応した回転数で圧縮機６を回転させる。その後、前記ステップ１０８に戻る。

前記ステップ１２０の処理後、凝縮器温度Ｔｇが規定値Ｔ２未満であるか否かを判定する（ステップ１２４）。ステップ１２０の処理で回転数が減少した圧縮機６の運転によって、凝縮器温度Ｔｇが規定値Ｔ２よりも低くなれば、ステップ１２４で「Ｙｅｓ」と判定してプログラムをステップ１２６に進める。

ステップ１２６では、レベルデータＬＶに「２」を加算して、その加算したレベルデータＬＶをインバータ回路２２に出力し、インバータ回路２２は、入力されたレベルデータＬＶに対応した回転数で圧縮機６を回転させる。その後、前述したステップ１１４、１１６からなる循環処理に戻る。

ステップ１２４において、凝縮器温度Ｔｇが規定値Ｔ２以上となれば、すなわち、凝縮器温度Ｔｇが温度領域Ｇ２以上に属した状態であれば、「Ｎｏ」と判定してプログラムをステップ１２８に進める。ステップ１２８では、タイマが動作中か判断する。このタイマは、後述する凝縮器温度Ｔｇが規定値Ｔ２以上となったときに、設定時間を５秒に設定されるタイマである。このタイマが動作中であれば、タイマを起動させずに、ステップ１２８で「Ｙｅｓ」と判定してプログラムをステップ１３２に進める。

一方、タイマが動作中でなければ、ステップ１２８で「Ｎｏ」と判定してプログラムをステップ１３０に進める。ステップ１３０では、設定時間を５秒に設定したタイマを起動させ、プログラムをステップ１３２に進める。このタイマは、凝縮器温度Ｔｇが規定値Ｔ２以上となった、圧縮機６に比較的大きな負荷がかかった状態で起動される。従って、この負荷のかかった状態を維持するタイマの設定時間は、圧縮機６の故障を防止する必要から５秒が好ましい。

ステップ１３２では、凝縮器温度Ｔｇが上限規定値Ｔ３（７０℃）以上であるか否かを判断する。このとき、凝縮器温度Ｔｇが上限規定値Ｔ３（７０℃）以上であれば、圧縮機６に過大な負担がかかっていると考えられるので、直ちに圧縮機６を停止し、警告表示を点灯させる（ステップ１３６）。この停止によって、圧縮機６の負荷が軽減されて、圧縮機６が保護される。

一方、ステップ１３２においては、凝縮器温度Ｔｇが上限規定値Ｔ３よりも低いとき、すわなち、凝縮器温度Ｔｇが温度領域Ｇ２に属するとき、「Ｎｏ」と判定されプログラムをステップ１３４に進める。

ステップ１３４では、前記タイマの設定時間が経過した否かを判定する。設定時間が経過していれば、凝縮器温度Ｔｇが温度領域Ｇ２に属する状態で所定時間（５秒）経過していることとなるため、この場合も、凝縮器温度Ｔｇが上限規定値Ｔ３（７０℃）以上となった場合と同様、圧縮機６に過大な負担がかかっていると考えられ、圧縮機６を停止し、警告表示を点灯させる（ステップ１３６）。この停止によっても、圧縮機６の負荷が軽減されて、圧縮機６が保護される。

一方、ステップ１３４において、前記タイマの設定時間が経過していなければ、ステップ１２４に戻り、ステップ１２４〜１３４の処理が繰り返し実行される。

圧縮機６を停止させるステップ１３６の処理後、凝縮器温度Ｔｇが、下限規定値Ｔ１よりも低いか否かが判定される（ステップ１３８）。ステップ１３８では、凝縮器温度Ｔｇが下限規定値Ｔ１よりも低くなるまで処理を繰り返し実行し、低くなれば警告表示を消灯し（ステップ１４０）、プログラム制御を終了する（ステップ１４２）。

次に、この発明の冷蔵庫１の制御回路２０による圧縮機６の回転数の制御を説明する。
図７は、冷凍サイクルの運転により凝縮器温度Ｔｇの経時変化に基づいて制御回路２０のマイコン２７による圧縮機６の運転の制御を示したタイミングチャート図である。

凝縮器温度センサ１２の検知温度（凝縮器温度Ｔｇ）が規定値Ｔ２（６５℃）よりも低ければ、制御回路２０により圧縮機６の起動が許可され、圧縮機６の回転数のレベルがＬＶ５に設定されるとともに、そのＬＶ５に対応した周波数ｆ（１１６［Hｚ］）で圧縮機６が運転される（図３参照）。ここで、圧縮機６は、図３に示すように、回転数のレベルに対応した周波数ｆ[Ｈｚ]で運転され、その周波数ｆに基づいて、下記の数式によって算出された回転数Ｎで回転する。なお、モータの極数は、実験や実操業に基づいて適宜設定される。

圧縮機６の運転により、凝縮器温度Ｔｇが上昇し、適正範囲以上となる下限規定値（６０℃）を超えると、すなわち、凝縮器温度Ｔｇが温度領域Ｇ１（下限規定値Ｔ１以上、規定値Ｔ２未満）に属すると、制御回路２０は、圧縮機６の回転数のレベルを「１」下げてＬＶ４に切り替え、ＬＶ４に対応する図３に示す周波数ｆ（１０４［Ｈｚ］）に減少させて、数１により算出され、減少された回転数Ｎで圧縮機６を運転する。

この周波数ｆ（１０４［Ｈｚ］）による回転数Ｎで圧縮機６が運転されることで、圧縮機６にかかるガス冷媒による圧力が減少し、凝縮器温度Ｔｇが温度領域Ｇ１に維持されると、その時点での回転数（回転数のレベルＬＶ４）を維持する（図７中パターンＣ参照）。

一方、前記周波数ｆ（１０４［Ｈｚ］）による回転数Ｎで圧縮機６が運転されたにもかかわらず、凝縮器温度Ｔｇが上昇し、凝縮器温度Ｔｇが温度領域Ｇ２（下限規定値Ｔ２以上、規定値Ｔ３未満）に属すると、制御回路２０は、圧縮機６の回転数のレベルを「２」下げてＬＶ２に切り替え、ＬＶ２に対応する図３に示す周波数ｆ（７４［Ｈｚ］）に減少させて、数１により算出され、減少した回転数Ｎで圧縮機６を運転する。

この減少した回転数Ｎで圧縮機６が運転されることで、圧縮機６にかかるガス冷媒による圧力がさらに減少し、凝縮器温度Ｔｇが温度領域Ｇ２に維持されると、その時点での回転数Ｎ（回転数のレベルＬＶ２）を維持する。しかし、前記のように、凝縮器温度Ｔｇが温度領域Ｇ２に属したときから、５秒経過するまでの間、凝縮器温度Ｔｇが温度領域Ｇ２に属していれば、圧縮機６に比較的大きな負荷がかかっていると考えられるため、圧縮機６を停止する（図７中のパターンＢ参照）。

また、前記の減少させた周波数ｆ（７４［Ｈｚ］）による回転数Ｎで圧縮機６が運転されたにもかかわらず、凝縮器温度Ｔｇが、温度領域Ｇ２に属したときから５秒経過するまでに、温度領域Ｇ２（下限規定値Ｔ３）以上となれば、圧縮機６に過大な負担がかかっていると考えられるので、直ちに圧縮機６を停止する（図７中のパターンＡ参照）。

以上のように、凝縮器温度Ｔｇに基づいて圧縮機６の回転数を減少させることにより、ガス冷媒による圧力を軽減して、圧縮機６にかかる負荷を軽減することができる。

この実施例では、圧縮機６にかかる負荷を凝縮器温度Ｔｇに基づいて減少させているが、凝縮器温度Ｔｇを検知する凝縮器温度センサ１２に異常が発生した場合には、図８に示すように、制御回路２０は圧縮機６を制御する。

すなわち、凝縮器温度センサ１２の異常時では、制御回路２０は、圧縮機６の回転数を予め定めた図３に示す回転数のレベルをＬＶ５に固定する。その回転数のレベルが固定された圧縮機６を、庫内温度センサ（図示省略）が検知する庫内温度Ｔが、設定温度Ｔｓよりも高い温度Ｔａなったときに駆動し、設定温度Ｔｓよりも低い温度Ｔｂとなったときに停止させるオン／オフ制御を行う。なお、Ｔａ、Ｔｂは、実験、実操業に基づいて設定され、例えば、設定温度Ｔｓを基準として所定温度高い温度Ｔｓ＋Ｋ／２、および低い温度Ｔｓ−Ｋ／２に設定される。また、Ｋは、冷蔵庫１の庫室３を冷凍室として使用する場合、Ｋ＝６℃に設定され、冷蔵室として使用する場合には、Ｋ＝４℃に設定される。

ここで、設定温度Ｔｓは、庫内に貯蔵される物品の品質を長期間保持することができる温度に適宜設定され、冷蔵庫１の庫室３を冷凍室として使用する場合、−２０℃に設定され、冷蔵室として使用する場合には、５℃に設定される。

このように、庫内温度センサの検知した庫内温度Ｔに基づいて制御回路２０は、冷却サイクルの運転（圧縮機６の運転（駆動／停止））を制御し、庫内ファン１１を予め定めた設定回転数で回転させる。この制御により、庫内温度Ｔを設定温度Ｔｓに維持させる。

なお、この実施例の冷蔵庫１は、１つの庫室３のみを有し、用途に応じて、その庫室３の設定温度Ｔｓを冷凍用または冷蔵用に切り替えが可能なものであるが、この形式の冷蔵庫に限られず、例えば、冷蔵庫１内に冷蔵室と冷凍室が設けられているものであってもよい。この場合、庫室３ごとに冷凍サイクルを複数備えた形式、単一の冷凍サイクルに複数の蒸発器を備え、その蒸発器を庫室３ごとに設けた形式などがあり、前述した圧縮機６の回転数の制御が庫室ごとに行われる。このとき、いずれの庫室（冷蔵室、冷凍室）が優先的に制御されるかは適宜設定される。

この発明の実施例の冷蔵庫の概略断面図 同上の実施例の制御構成ブロック図 同上の実施例の圧縮機の回転数のレベルと対応する周波数を示す図 同上の実施例の温度領域に対応する凝縮器温度を示す図 同上の実施例の圧縮機起動後からの圧縮機の制御動作を示すフローチャート 同上の実施例の圧縮機起動後からの圧縮機の制御動作を示すフローチャート 同上の実施例の運転制御のタイミングチャート 同上の実施例の凝縮器温度センサの異常時での運転制御のタイミングチャート

符号の説明

１ 冷蔵庫
２ 断熱箱体
３ 庫室
４ 扉
５ ユニットベース
６ 圧縮機
７ 凝縮器
８ 凝縮器ファン
９ 蒸発器
１０ ガスケット
１１ 庫内ファン
１２ 凝縮器温度センサ
１３ 除霜ヒータ
１５ 結露防止用ヒータ
１７ ドレンパン
１８ ドレンホース
１９ 棚
２０ 制御回路
２１ 圧縮機駆動モータ部
２２ インバータ回路
２３ 凝縮器ファンモータ駆動部
２４ 庫内ファンモータ駆動部
２５ ファンドライブ回路
２６ ファンドライブ回路
２７ マイクロコンピュータ

Claims (9)

1. 回転数可変の圧縮機(６)を有する冷凍サイクルと、前記圧縮機(６)の回転数を制御する制御回路(２０)とを備え、前記制御回路(２０)は前記圧縮機(６)の回転数を、庫内を設定温度(Ｔｓ)に円滑に冷却するために予め設定した回転数で回転させ、庫内温度(Ｔ)に基づいて前記圧縮機(６)の駆動をオン／オフ制御することにより庫内温度(Ｔ)を設定温度(Ｔｓ)に維持する冷蔵庫において、
   前記制御回路(２０)は、前記圧縮機(６)にかかる負荷の大きさが適正範囲内にあるか否かを判断し、前記適正範囲内であるとき、前記圧縮機(６)を前記予め設定した回転数で回転させ、前記圧縮機(６)の駆動をオン／オフ制御し、一方、前記適正範囲を超えたとき、前記圧縮機(６)の回転数を前記適正範囲内で予め設定した回転数よりも減少させる制御を行い、この制御を前記圧縮機(６)の起動時から行うようにしたことを特徴とする冷蔵庫。
2. 前記凝縮器の温度(Ｔｇ)を検知する凝縮器温度センサ(１２)を備え、前記制御回路(２０)は、前記圧縮機(６)の負荷の大きさを前記凝縮器温度センサ(１２)によって検知する凝縮器温度(Ｔｇ)に基づいて判断し、その凝縮器温度(Ｔｇ)が前記負荷の大きさの適正範囲に相当する適正範囲を超えたときに、前記圧縮機(６)の回転数を減少させる制御を行うようにしたことを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
3. 前記圧縮機(６)の回転数領域を複数に区分し、前記凝縮器温度(Ｔｇ)の適正範囲を超えた温度領域を複数の温度領域に区分し、前記制御回路(２０)は、前記凝縮器温度(Ｔｇ)が前記複数の温度領域のいずれかに属するとき、その時点での前記回転数領域よりも回転数を減少させるようにしたことを特徴とする請求項２に記載の冷蔵庫。
4. 前記凝縮器温度(Ｔｇ)が、前記凝縮器温度(Ｔｇ)の適正範囲を超えた複数の温度領域の中の、最も低い温度領域(Ｇ１)から最も高い温度領域(Ｇ２)へ上昇するに従って、前記回転数領域の回転数の減少幅を大きくするようにしたことを特徴とする請求項３に記載の冷蔵庫。
5. 前記制御回路(２０)は、前記凝縮器温度(Ｔｇ)が最も高い前記温度領域(Ｇ２)に属したことを検知したときから、所要時間を経過するまでの間、前記凝縮器温度(Ｔｇ)が維持されたときに前記圧縮機(６)を停止させることを特徴とする請求項３または４に記載の冷蔵庫。
6. 前記制御回路(２０)は、前記凝縮器温度(Ｔｇ)が最も低い前記温度領域(Ｇ１)に属したことを検知し、その凝縮器温度(Ｔｇ)が維持されている場合には、その時点での前記圧縮機(６)の回転数を維持するようにしたことを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の冷蔵庫。
7. 前記制御回路(２０)は、前記凝縮器温度(Ｔｇ)が最も高い前記温度領域(Ｇ２)以上となったときに、前記圧縮機(６)を停止させることを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の冷蔵庫。
8. 前記制御回路(２０)は、前記圧縮機(６)の起動時、前記凝縮器温度(Ｔｇ)が最も高い前記温度領域(Ｇ２)よりも低いとき、前記圧縮機(６)の起動を許可し、一方、最も高い前記温度領域(Ｇ２)以上であるとき、前記圧縮機(６)の起動を許可しないようにしたことを特徴とする請求項３〜７のいずれかに記載の冷蔵庫。
9. 前記制御回路(２０)は、前記凝縮器温度センサ(１２)に異常が発生した場合、前記圧縮機(６)の回転数を予め定めた設定回転数とし、庫内温度(Ｔ)に基づいて前記圧縮機(６)の駆動をオン／オフ制御することにより、前記庫内温度(Ｔ)を設定温度(Ｔｓ)に維持するようにしたことを特徴とする請求項２〜８のいずれかに記載の冷蔵庫。

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