JP2014066388A - 冷却機用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンプレッサモータの回転数を切換える際に庫内温度の上昇を抑えることが可能な冷却機用制御装置を提供する。
【解決手段】コンプレッサモータ制御処理Ｓ１１３が完了すると、所定時間の経過を待ち、温度の上昇が認められなければ（Ｓ１１４）、規定ファン回転数設定処理Ｓ１１５が実行される。処理Ｓ１１５では、庫内ファンモータの設定回転数Ｎｒｆを６３％に設定する。即ち、庫内ファンモータの設定回転数Ｎｒｆは、コンプレッサモータの設定回転数が低下されてから、所定時間が経過した後に、一時的回転数Ｎｒｆ-Ｌｏｗより高回転である、規定モータ回転数（６３％）に設定される。
【選択図】図６

Description

本発明は、冷却機用制御装置に関し、特に、庫内温度を効率よく低下させる際に用いて好適のものである。

近年、ヒートポンプを用いた冷却技術では、消費電力の低減に関する取組として、コンプレッサのモータ制御にインバータ技術が導入されている。インバータ制御方式では、モータ回転数を適宜に制御できるので、冷却対象の温度状況に応じて最適な回転数でヒートポンプ装置を駆動させることが可能となる。

また、新興国では、生活水準の向上に伴い、シングル冷却タイプ（エバポレータを一つしか持たないタイプ）の冷凍冷蔵庫の普及が拡大しつつある。このような情勢を受けて、冷凍冷蔵庫に係る技術分野では、シングル冷却タイプの装置を再検討し、これにインバータ制御方式を導入させた従来稀有なる冷凍冷蔵庫の検討が行われている。

ところで、インバータ制御方式を採用した冷凍冷蔵庫では、図７（ａ）に示す如く、コンプレッサモータの回転数を切換えるタイミングに対応して、庫内温度の微弱な上昇が現れてしまう。かかる現象は、図８に示す如く、コンプレッサモータの回転数が低下設定されたことに伴い、エバポレータでの冷媒圧力が「Ｐ１→Ｐ１’」へ変化することに起因する。図示の如く、冷媒圧力が「Ｐ１→Ｐ１’」へ変化すると、冷媒の蒸発温度も「ｔ２→ｔ２’」へと温度上昇してしまい（飽和蒸気線を参照）、エバポレータ表層の冷気がこの温度変化に影響されてしまうからである。

従来技術では、ファンモータの回転数が一定に制御されるので（図７ａ参照）、エバポレータ表層の冷気が冷媒の蒸発温度の変化に関わりなく庫内へ等量供給される。このため、従来技術では、蒸発温度の上昇に影響され冷気の温度上昇を招き、庫内温度を上昇させてしまう。また、上述したタイミングでの庫内温度の上昇は、コンプレッサモータを次の設定回転数で運転させる際の応答遅れも原因していると考えられる。

そこで、特開Ｈ２−０１７３７５号公報（特許文献１）では、上述した不具合を解消させる定常運転の制御が紹介されている。かかる技術では、コンプレッサモータが停止される場面について、ファンモータもこの期間に対応して停止される。一方、コンプレッサモータの駆動が開始されると、ファンモータの回転数を徐々に上昇させている。即ち、特許文献１に係る技術では、コンプレッサ再始動直後のファンモータを低回転に抑えることで、庫内へ供給する冷気の温度上昇を最小限に止め、庫内温度の上昇を抑制させている。

特開Ｈ２−０１７３７５号公報

ところで、特許文献１に係る技術では、設定温度の上下を蛇行制御させる定常運転についての検討がされたものである。従って、特許文献１では、庫内温度を外気温近くから設定温度へ低下させるプルダウン運転については何ら言及されておらず、このプルダウン運転に最も好適な制御処理の検討が必要である。

本発明は上記課題に鑑み、コンプレッサモータの回転数を切換える際に庫内温度の上昇を抑えることが可能な冷却機用制御装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明では次のような冷却機用制御装置（第１の発明）の構成とする。即ち、コンプレッサモータの回転数を段階的に低下設定させるコンプレッサモータ制御処理と、前記コンプレッサモータの回転数が低下設定されたことに対応して庫内ファンモータの規定モータ回転数を低下設定させる庫内ファンモータ制御処理と、を機能させる冷却機用制御装置であって、
前記庫内ファンモータ制御処理は、前記コンプレッサモータの回転数が低下設定されることに対応して、低下設定後の規定ファン回転数よりも前記庫内ファンモータの回転数を一時的に低下させ又は前記庫内ファンモータを一時的に停止させることとする。

また、本発明では次のような冷却機用制御装置（第２の発明）の構成としても良い。即ち、コンプレッサモータの回転数を設定するコンプレッサモータ制御処理と、庫内ファンモータの回転数を設定する庫内ファンモータ制御処理と、を機能させる冷却機用制御装置において、
前記庫内ファンモータ制御処理は、前記コンプレッサモータの回転数が低下又は停止される前に、前記庫内ファンモータの回転数を低下させ又は前記庫内ファンモータを停止させた一時的回転数に設定させるファン回転数一時的低下処理と、前記コンプレッサモータの回転数が低下又は停止された後に、前記一次的回転数よりも高回転である規定ファン回転数へ前記ファンモータの回転数を設定させる規定ファン回転数設定処理とを機能させることとする。

好ましくは、前記規定ファン回転数設定処理は、前記コンプレッサモータの回転数の低下設定に応じ、前記規定ファン回転数を低下設定させることとする。

好ましくは、前記庫内ファンモータ制御処理は、前記コンプレッサモータの回転数が低下設定された後、庫内温度に基づいて前記規定モータ回転数への設定を許可又は不許可とさせることとする。

好ましくは、前記庫内ファンモータ制御処理は、前記規定モータ回転数が低下設定された後、前記庫内温度を再度検出することとする。

第１の発明に係る冷却機用制御装置によると、コンプレッサモータのプルダウン運転に応じてファンモータを段階的に低下させていく。このとき、エバポレータの表層流が熱交換量の低下に応じて減少する為、庫内では、十分に冷やされた冷気が還流することとなり、庫内温度の上昇が抑えられる。また、コンプレッサモータの回転数切換え時に対応してファンモータ回転数を一時的に低下させるので、冷媒の蒸発温度の上昇による影響が緩和され、庫内温度の上昇が抑えられる。

第２の発明に係る冷却機用制御装置によると、コンプレッサモータの低下設定前にファンモータの回転数が予め一時的に低下することとなる。このため、エバポレータの表層には冷やされた冷気が十分確保され、コンプレッサモータの低下設定後には、この冷気を利用することで、庫内温度の上昇を抑えることが可能となる。

冷凍冷蔵庫の機能構成を示す図。 冷凍冷蔵庫の断面構造を示す図。 プルダウン運転を実施する際の設定回転数を説明する図。 Ｐ−Ｑ線図とファンモータ設定回転数の相関関係とを示す図。 エバポレータ表層の温度分布を示す図。 ファンモータ回転数の設定ルーチンを現すフローチャート。 庫内温度の推移を示すタイミングチャート（従来例，実施の形態）。 モリエル線図と冷却サイクルを示す図。

以下、本発明に係る実施の形態につき図面を参照して具体的に説明する。図１は、シングル冷却方式を採用した冷凍冷蔵庫の触媒回路１０（冷凍回路）が示されている。ここでシングル冷却方式とは、冷凍室又は冷蔵室の何れか一方にエバポレータを配備させた装置形態を指し、本実施の形態にあっては、冷凍室側にエバポレータが配置されている。

図示の如く、冷凍冷蔵庫に形成される触媒回路１０は、冷却機用コンプレッサ１１，凝縮器１３，キャピラリーチューブ１５，エバポレータ１６が設けられ、各々が冷媒チューブ１８によってループ状に接続されている。チューブ内には冷媒が封入されており、この冷媒は、冷却機用コンプレッサ１１に応動して冷媒回路を循環する。

更に、冷凍冷蔵庫には、ドライブ回路１２と送風ファン１４及び庫内ファン１７が適宜に配備されている。これらは、冷却機用制御装置１９へ電気的に接続され、冷却機用制御装置１９から与えられた信号によって制御される。以下、冷却機用制御装置１９を、単に制御装置１９と呼ぶこととする。尚、本実施の形態では庫内ファン１４を設けることとして説明を行うが、冷凍冷蔵庫によっては、上述した庫内ファン１４を省略させた構成としても良い。

ドライブ回路１２は、複数のパワートランジスタから成るインバータ回路であって、ＰＷＭ信号によって制御される。当該インバータ回路は、ＰＷＭ信号の周波数に応じて三相交流電流を生成し、冷却機用コンプレッサへ内蔵されるコンプレッサモータ（図示なし）の回転数を制御する。このＰＷＭ信号は、特許請求の範囲における出力信号の一形態であって、コンプレッサモータの各運転を規定するものである。具体的に説明すると、ＰＷＭ信号は、サイン波形を表現するためにパルス幅変調させているパルス部分が当該モータの駆動動作を規定している。また、ＤＵＴＹが一定値とされているパルス部分が当該モータの停止動作を規定している。また、パルス変調の表現する周波数が当該モータの指令回転数を規定することとなる。このように、ＰＷＭ信号は、コンプレッサモータの様々な運転動作を規定している。

コンプレッサモータは、上述したＰＷＭ信号によって制御され、冷却機用コンプレッサの羽根車を駆動・停止・回転数調整させる。そして、駆動開始した羽根車は、冷媒を入力側（低圧）から出力側（高圧）へと送り込み、冷媒が封入された冷媒回路へ作用する。即ち、この羽根車は、制御モータの回転数に応じて冷媒循環量〔ｑｍｒ〕を増減させることとなる。

送風ファン１４は、冷却機用コンプレッサ１１によって高圧高温化された冷媒温度を低下させる。また、庫内ファン１７は、庫内の熱量と冷媒の熱量との熱交換を促す役割を担う。これらの送風ファン１４，庫内ファン１７は、ドライブ回路及びファンモータが内蔵されており、制御装置１９からの指令信号によってファンモータの回転数が各々制御される。

更に、冷凍冷蔵庫は、冷凍室に庫内温度計２１を配備させ、冷蔵室に庫内温度計２２を配備させている。これら庫内温度計は、貯蔵庫内の温度を計測し、計測結果を電気信号に変換し出力する。制御装置１９は、信号ラインを介して各々の庫内温度計２１，２２に接続されており、庫内温度の計測結果が電気信号として入力される。制御装置１９では、各庫内温度の情報に基づいて、熱負荷の状態を判別する。本実施の形態の場合、熱負荷とは、庫内の貯蔵物の熱量に限らず、庫内からの熱リーク量等を含む概念とする。

冷媒回路１０において、これを循環する冷媒は、気相状態で冷却機用コンプレッサ１１へ投入され、冷却機用コンプレッサ１１を通過する際に高圧高温化され、凝縮器１３を通過する際にこれが冷却され液相状態となる。その後、液相状態の冷媒は、キャピラリーチューブ１５で減圧され、エバポレータ１６では、其の冷媒が気化されることで、庫内温度を吸収（冷却）する。かかる冷媒は、気相の状態で冷却機用コンプレッサ１１へ再投入され、冷却サイクルが繰り返されることとなる。ヒートポンプ式の冷却サイクルでは、冷媒循環量〔ｑｍｒ〕に応じて庫内の冷却速度が調整される。即ち、庫内の冷却速度は、コンプレッサ用の制御モータの回転数によって制御されることとなり、言換えると、制御装置１９の生成するＰＷＭ信号によって制御されることを意味する。

制御装置１９は、図示の如く、温度検出部１９ａ，ＣＭＰモータ制御部１９ｂ，ＣＮＤモータ制御部１９ｃ，及び，ＥＶＰモータ制御部１９ｄが構築される。このうち、ＣＭＰモータ制御部１９ｂは、上述したＰＷＭ信号を生成し、これをドライブ回路１２へ出力することでコンプレッサモータを制御する。また、ＣＮＤモータ制御部１９ｃは、送風ファン１４のファンモータを制御させ、ＥＶＰ制御部１９ｄは庫内ファン１７のファンモータを制御させる。当該制御装置１９は、ＣＰＵ，メモリ回路，ＡＤ変換回路，クロック回路等のハードウェア資源と、メモリ回路等に格納された制御プログラム及びマップ情報といったソフトウェア資源とから成る装置である。そして、制御装置１９は、これらハードウェア資源とソフトウェア資源とが協働することで、適宜の機能的装置を構築させる。こうして、制御装置１９では、コンプレッサモータ制御処理，庫内ファンモータ制御処理といった様々な処理を構築させる。

図２は、本実施の形態に係る冷凍冷蔵庫の断面構造が示されている。尚、制御装置１９については、便宜的に図示省略されている。図示の如く、冷凍冷蔵庫１００は、本体部１１０に間仕切り部１３０が設けられることで、冷凍室１１０と冷蔵室１２０とを形成させている。この冷凍室１１０及び冷蔵室１２０には、防熱ドアー１１１，１２１が開閉自在に取り付けられている。これら、本体部１１０，間仕切り部１３０，防熱ドアーは、内部に断熱材を充填させた保冷性の高い部材が用いられる。また、防熱ドアー１１１，１２１は、パッキン１１１ａ，１２１ａが設けられ、冷気のリークを防止させている。

冷凍室１１０は、ダクト壁１１２が設けられ、冷凍貯蔵室１１０ａと冷却機収容室１１０ｂとに分けられる。このうち、冷凍貯蔵室１１０ａには、冷凍庫内温度計２１が配備され、冷却機収容室１１０ｂには、エバポレータ１６と庫内ファン１７とが配備されている。上述したダクト壁１１２は、スリット１１２ａが形成され、エバポレータ１６の冷気を取り込ませている。また、冷蔵室１２０は、スリット１２２ａを設けた冷気吐出口１２２が設けられ、ダクト１４０を介して冷気が取り込まれる。この他、冷蔵室１２０には、冷蔵庫内温度計２２が適宜設けられている。

間仕切り部１３０には、流入口１３１ａ及び１３２ａが設けられている。このうち、流入口１３１ａは、連通路１３１ｂを介して冷却機収容室１１０ｂの出口開口部へ連通されている。また、流入口１３２ａについても、これと同様の連通路が形成されている。

かかる構成を具備する冷凍冷蔵庫１００では、エバポレータ１６→スリット１１２ａ→冷凍貯蔵室１１０ａ→間仕切り部１３０の連通路１３１ｂ，という経路によって、冷凍室１１０の冷気Ａｆが循環する。一方、冷蔵室の冷気Ａｒは、エバポレータ１６→ダクト１４０→スリット１２２ａ→冷蔵室１２０→間仕切り部１３０の連通路１３２ｂ，という経路を循環することとなる。

次に、コンプレッサモータの設定回転数について説明する。上述したコンプレッサモータ制御処理は、コンプレッサモータの回転数を設定する役割を担うものであって、コンプレッサモータのプルダウン運転を規定するサーモプルダウン処理と、目標温度近傍をヒステリシス制御させる定常運転処理と、を具備するものである。

このうち、図３ではサーモプルダウン処理で行われるプルダウン運転が説明されている。図示の如く、コンプレッサモータの設定回転数Ｎｒｃは、冷凍室の庫内温度ｔの範囲に応じて以下のように設定されている。尚、目標温度（−１５℃）を０〔ｄｅｇ〕とし、想定最大温度（３３℃）を４８〔ｄｅｇ〕とする。
３３℃＞ｔ≧２２℃， Ｎｒｃ＝４５００ｒｐｍ
２２℃＞ｔ≧９℃， Ｎｒｃ＝３０００ｒｐｍ
９℃＞ｔ≧−１１℃， Ｎｒｃ＝１６００ｒｐｍ
−１１℃＞ｔ≧−１５℃， Ｎｒｃ＝１２００ｒｐｍ

このように、プルダウン運転では、庫内温度の冷却が進行するにつれ、コンプレッサモータの回転数Ｎｒｃを「４５００ｒｐｍ→３０００ｒｐｍ→１６００ｒｐｍ→１２００ｒｐｍ」といったように段階的に低下設定させる。本実施の形態に係るサーモプルダウン処理にあっては、ＣＯＰ値を所定値以下とさせるよう、設定回転数Ｎｒｃに対応する温度範囲が適宜に設定される。例えば、設定回転数Ｎｒｃが高回転で運転される温度範囲を少なく設定し、逆に、設定回転数Ｎｒｃが低回転で運転される温度範囲を広く設定することで、目標温度へ至る総時間を短縮させ、ＣＯＰ値を低下させることができる。

定常運転処理は、サーモプルダウン処理によって庫内温度が目標温度へ達した後に実行される処理である。かかる処理では、コンプレッサモータを連続的にオンオフさせ、庫内温度が目標温度（設定温度）を上下するよう蛇行制御させ、これにより、定常運転期間における庫内温度の平均値が目標温度に近い状態とさせる。

次に、ファンモータの設定回転数について説明する。図４（ａ）は、本実施の形態で用いられる庫内ファン１７のＰＱ特性（実線部）が示されている。また、同図には、本実施の形態で用いられる庫内の通風抵抗曲線（点線部）が示されている。

ＰＱ特性（風量曲線）は、ファン形状に応じて定まる特性である。また、通風抵抗曲線は、実際の庫内の形状及び気流の通風断面によって定まる特性であり、図示の如く二次曲線を示す。そして、庫内で実際に発生する風量の最大値は、風量曲線と通風抵抗曲線との交点によって決定され、同図にあってはＱｙ（設計最大風量）となる。本実施の形態では、設計最大風量Ｑｙが庫内ファンの能力限界Ｑｏの７０％とされている。尚、この設計最大風量Ｑｙは、特許請求の範囲における「第１の設定風量」を指す。

また、本実施の形態では、ファンモータの出力を低下させることで、設計最大風量Ｑｙを上限値（一端）とする風量使用範囲が設定される。この風量使用範囲は、下限値（他端）が設計最小風量Ｑｖとされ、ファン能力限界Ｑｏの４０％に設定されている。但し、この値は、冷気の循環能力とモータ性能とに応じて適宜に設定されるものである。尚、この設計最小風量Ｑｙは、特許請求の範囲における「第２の設定風量」を指す。

ここで、風量Ｑとファンモータ回転数Ｎｒｆとの関係は線形であるところ、互いの相関関係ｇは図４（ｂ）のように表現できる。同図では、設計最大風量Ｑｙを発生させるファンモータ回転数がＮｒｆ-ｙとされ、設計最小風量Ｑｖを発生させるファンモータ回転数がＮｒｆ−ｖとされている。従って、本実施の形態では、（Ｑｙ，Ｎｒｆ-ｙ）で定まる点Ａ、及び、（Ｑｖ，Ｎｒｆ-ｖ）で定まる点Ｂ、を結ぶ直線を相関関係ｇと特定している。尚、同図にあっては、風量使用範囲Ｄｑが「Ｑｙ≧Ｄｑ≧Ｑｖ」であるところ、回転数使用範囲Ｄｎは「Ｎｒｆ−ｙ≧Ｄｎ≧Ｎｒｆ−ｖ」となる。

ここで、設定風量Ｑは、以下の関係を有する。
Ｑ＝（１／ρｃ）（Ｗ／δ）
ρ：気体密度 〔ｇ／ｃｍ＾３〕
ｃ：気体の比熱 〔Ｊ／ｇ・Ｋ〕
Ｗ：熱量 〔Ｊ〕
δ：温度落差 〔Ｋ〕

本実施の形態では、気体密度ρ及び比熱ｃについて略一定であるとして計算されている為、「Ｗ／δ」のパラメータを算出することで、設定風量Ｑに相当する値を算出している。即ち、比風量なるパラメータを算出し、これに基づいてファンモータ回転数Ｎｒｆの値を特定している。

「Ｗ／δ」のパラメータのうち、温度落差δは、コンプレッサモータ制御処理で設定されたものであり、コンプレッサモータの回転数Ｎｒｃに対応して以下のように設定されている（図３参照）。
Ｎｒｃ＝４５００ｒｐｍ， δａ＝１１〔Ｋ〕
Ｎｒｃ＝３０００ｒｐｍ， δｂ＝１３〔Ｋ〕
Ｎｒｃ＝１６００ｒｐｍ， δｃ＝２０〔Ｋ〕
Ｎｒｃ＝１２００ｒｐｍ， δｄ＝ ４〔Ｋ〕
即ち、制御装置１９は、コンプレッサモータを制御させるものであれば、温度落差δを容易に取得することが可能である。

本実施の形態では、コンプレッサモータの設定回転数Ｎｒｃに対応させて熱量係数ｋを設定し、これを熱量Ｗに相当する値として利用している。この熱量係数ｋは、目標温度へ達するまでに必要な熱量の比によって与えられるものである。例えば、本実施の形態にあっては、設定回転数Ｎｒｃが４５００ｒｐｍである場合、図３に示す如く、目標温度に至る迄の温度落差δ１が４８ｄｅｇである（δ１＝δａ＋δｂ＋δｃ＋δｄ）。この場合、熱量係数ｋａは、「４８ｄｅｇ／４８ｄｅｇ＝１」として算出される。また、設定回転数Ｎｒｃが３０００ｒｐｍである場合、目標温度に至る迄の温度落差δ２が３７ｄｅｇとなる（δ２＝δｂ＋δｃ＋δｄ）。この場合、熱量係数ｋｂは、「３７ｄｅｇ／４８ｄｅｇ＝０．７７」として算出される。同様に、設定回転数Ｎｒｃ＝１６００の場合の熱量係数ｋｃは、「２４ｄｅｇ／４８ｄｅｇ＝０．５０」として算出され、設定回転数Ｎｒｃ＝１２００ｒｐｍの場合の熱量係数ｋｄは、「４ｄｅｇ／４８ｄｅｇ＝０．０８」として算出される。このように、熱量係数ｋは、「算定基準の設定回転数に対応する温度落差」に対する「実際運転中の設定回転数に対応する温度落差」の割合として決定される。

この熱量係数ｋは、或る条件における熱量Ｗｏが与えられると、これに基づいて回転数条件における熱量Ｗの算出を可能とさせる。下では、Ｗｏが４５００ｒｐｍに対応する必要熱量であるとし、この熱量Ｗｏが既に算定された既知の値であるとする。
Ｎｒｃ＝４５００ｒｐｍ， Ｗａ＝ｋａ・Ｗｏ〔Ｊ〕＝Ｗｏ〔Ｊ〕
Ｎｒｃ＝３０００ｒｐｍ， Ｗｂ＝ｋｂ・Ｗｏ〔Ｊ〕＝０．７７×Ｗｏ〔Ｊ〕
Ｎｒｃ＝１６００ｒｐｍ， Ｗｃ＝ｋｃ・Ｗｏ〔Ｊ〕＝０．５０×Ｗｏ〔Ｊ〕
Ｎｒｃ＝１２００ｒｐｍ， Ｗｄ＝ｋｂ・Ｗｏ〔Ｊ〕＝０．０８×Ｗｏ〔Ｊ〕

このようにして、温度落差δと熱量Ｗのパラメータが算出されると、この値に基づいて、設定風量Ｑを「式：Ｑ＝（１／ρｃ）（Ｗ／δ）」に基づいて算出することが可能となる。この設定風量Ｑについても、実質的な値を算出させるようにしても良く、比風量といったパラメータを算出し当該風量Ｑを特定しても良い。本実施の形態にあっては、能力限界Ｑｏに対する割合によって、庫内ファンモータから送られる風量Ｑを特定させている。

先にも説明したように、制御装置１９は、メモリ回路及びＣＰＵ（中央演算処理）を備え、メモリ回路には、各種機能処理を規定したプログラムが記録されている。そして、これら構成により、庫内ファンモータ制御処理を構築させ、上述した技術事項に基づいて庫内ファンモータの回転数が設定される。

具体的に説明すると、メモリ回路には、図４（ｂ）で説明した相関関係情報ｇが記録されている。また、プログラムの一つとして、相関関係情報ｇに基づいて庫内ファンモータ１７の設定回転数を演算する処理が規定されている。

このように、本実施の形態にかかる制御装置１９によると、相関関係情報ｇを用いてファンモータ回転数Ｎｒｆを算出させるので、ファンモータ回転数Ｎｒｆが必要風量Ｑに応じて特定されることとなる。

また、上述したプログラムは、庫内ファンモータの設定回転数Ｎｒｆを、コンプレッサモータの設定回転数Ｎｒｃに対応して規定している。そして、ＣＰＵでは、このプログラムによって機能されることで、設定回転数Ｎｒｆを設定回転数Ｎｒｃに基づいて決定する（風量決定処理）。

従って、ＣＰＵでは、回転数演算処理を機能させることで、相関関係情報ｇに設定風量Ｑを与え、庫内ファンモータの設定回転数Ｎｒｆを算出させる。特に、設定風量Ｑ（又は、比設定風量）は、熱量との比例関係に基づいて算出されるので、エバポレータへ吸収される熱量が低下すると、其の設定風量Ｑの算出結果は低下することとなる。そして、相関関係情報ｇは、設定風量Ｑの減少に対して設定回転数Ｎｒｆを低下させるので、エバポレータへ吸収される熱量Ｗが低下すると、庫内ファンモータの設定回転数Ｎｒｆを低下させるよう機能する。

かかる如く設定されるファンモータの回転数Ｎｒｆは、エバポレータの熱交換の現象を反映させたものであり、コンプレッサモータの設定回転数Ｎｒｃに対応して好適化されたものとなる。以下、これについて説明する。図５は、エバポレータ表層の風量と当該表層近傍での温度分布が示されている。尚、１６はエバポレータ，１６ａは当該エバポレータの構造壁，１６ｂはエバポレータにおける冷媒流路，１６ｃは構造壁に設けられたフィンを現したものである。また、風量Ｑｓは風量Ｑｔより十分大きな状態を指し、熱量Ｗｓは風量Ｑｓの場面でエバポレータ１６へ吸収される熱量を指す。また、同図に示される波線は、温度分布を示すものであり、Ｔ４＞Ｔ３＞Ｔ２＞Ｔ１，とされている。但し、これらの温度分布は、各層の平均値を示すものである。

図５（ａ）に示す如く、コンプレッサモータの回転数が高く設定されている場面では、エバポレータへ吸収される熱量Ｗｓが高くなる。このような場面では、エバポレータの表層周辺に冷やされた冷気が十分形成されるので、エバポレータ表層の風量Ｑｓを高くするのが好ましい。そこで、本実施の形態では、エバポレータへ吸収される熱量Ｗが高いとき、風量Ｑを高めてもエバポレータ周辺の温度上昇の惧れがないので、庫内ファンモータの設定風量Ｎｒｆを高く設定させる。

一方、図５（ｂ）に示す如く、コンプレッサモータの回転数が低く設定される場面では、エバポレータへ吸収される熱量Ｗｔが低くなる。このような場面では、低温の冷気層がエバポレータの表層側へ偏るので、エバポレータ表層の風量Ｑｔを低くするのが好ましい。そこで、本実施の形態では、エバポレータへ吸収される熱量Ｗｔが低下するとき、エバポレータ周辺の温度上昇を招かないよう、庫内ファンモータの設定風量Ｎｒｆを低く設定させ、表層における低温冷気層を幾分でも確保させている。

このような事情から解るように、上述した相関関係情報ｇは、風量Ｑの増加に対する増加関数として表現されるのが好ましい。特に、本実施の形態では、相関関係情報ｇを一次関数としているので、風量Ｑとモータ回転数Ｎｒｆとの関係が物理現象に合致したものとなる。

図６は、庫内ファンモータ制御処理を示したフローチャートである。以下、これをモータ制御ルーチンと呼ぶ。当該モータ制御ルーチンは、実質的な処理（Ｓ１１２〜Ｓ１１５）以外の期間について、数ｍｓｅｃ毎に起動される。尚、現在のコンプレッサの運転は、プルダウン運転中であることとし、冷凍室の庫内温度Ｔｆは２３℃であるとする。また、これに最も近い切換温度は２２℃である。即ち、現在の局面は、図７（ｂ）に示すように、コンプレッサモータを４５００ｒｐｍで回転中、切換温度（２２℃）が目前となっており、コンプレッサモータを３０００ｒｐｍへ切換える処理が間近に迫っている場面である。以下、図６及び図７（ｂ）の双方を参照しつつ、説明を続ける。

モータ制御ルーチンは、切換温度到達判定処理Ｓ１１１によって、上述した切換温度（２２℃）が到来したか否かを判定する。この処理Ｓ１１１で切換温度（２２℃）への到達が検出されなければ、本起動タイミングに係るモータ制御ルーチンが直ちに終了され、モータ制御ルーチンの次回起動タイミングの到来を待つ。即ち、処理Ｓ１１１では、実質的処理（Ｓ１１２〜Ｓ１１５）への移行許可／不許可を判定する。尚、切換温度とは、現在の局面にあっては２２℃を指し、この他、９℃、−１１℃、−１５℃，もこれに属する。

切換温度（２２℃）が到来すると、コンプレッサモータの設定回転数Ｎｒｃが４５００ｒｐｍから３０００ｒｐｍへと切換えられる。但し正確には、モータ制御ルーチンでは、ファンモータ制御処理Ｓ１１２を実行させ、その後、所定時間の経過を待ち、コンプレッサモータ制御処理Ｓ１１３によって庫内ファンモータの設定回転数Ｎｒｆを規定モータ回転数（７０％）から規定モータ回転数（６３％）へ設定させる。即ち、庫内ファンモータの設定回転数Ｎｒｆは、コンプレッサモータの回転数Ｎｒｃが低下設定される前に、ファン設定回転数Ｎｒｆを一時的に低下（又は停止）させ、この一時的回転数Ｎｒｆ-Ｌｏｗ（４０％）を所定時間持続させる。

このように、本実施の形態によれば、コンプレッサモータの回転数を低下させる前に、ファンモータの回転数が所定時間（数秒程度）停止するので、この間に対応してエバポレータ表層の冷気が蓄えられる。このため、次回にファン駆動される場面に向けて冷気の準備がされることとなる。

尚、コンプレッサモータ制御処理Ｓ１１３は、コンプレッサモータの設定回転数を段階的に低下させるサーモプルダウン処理と、コンプレッサモータを連続的にオンオフさせ庫内温度を設定温度の上下間について蛇行制御させる定常運転処理と、を選択的に機能させるものである。但し、現時点のコンプレッサモータ制御処理Ｓ１１３にあっては、プルダウン運転期間中であるので、サーモプルダウン処理を機能させている。

処理Ｓ１１３が完了すると、更に所定時間の経過を待ち、温度の上昇が認められなければ規定モータ回転数の低下設定を許可させ（Ｓ１１４）、規定ファン回転数設定処理Ｓ１１５が実行される。処理Ｓ１１５では、図示の如く、庫内ファンモータの設定回転数Ｎｒｆを６３％に設定する。即ち、庫内ファンモータの設定回転数Ｎｒｆは、コンプレッサモータの設定回転数が低下されてから、所定時間が経過した後に、一時的回転数Ｎｒｆ-Ｌｏｗより高回転である、規定モータ回転数（６３％）に設定される。

このように、本実施の形態によれば、処理Ｓ１１３を跨いでファン回転数一時的低下処理Ｓ１１２および規定ファン回転数設定処理Ｓ１１５を機能させるので、コンプレッサの設定回転数が切換えられてからも、ファンモータの設定回転数Ｎｒｆが一時的回転数Ｎｒｆ-Ｌｏｗに設定され、これが所定時間（数秒間程度）継続する。従って、庫内ファンモータの設定回転数Ｎｒｆは、ｔｒの間、コンプレッサモータの低下設定に対応して、当該設定回転数Ｎｒｆが一時的に低下（又は、停止）することとなる。従って、エバポレータの表層では、低温の冷気の準備量が更に増加することとなる。このため、コンプレッサモータが低下設定されても、ファンモータの起動後には、この潤沢な低温冷気を利用することで、庫内温度の上昇を抑えることが可能となる。

処理Ｓ１１５が終了すると、ファンモータ制御ルーチンの全行程が完了し、次回の起動タイミングを待つこととなる。その後のファンモータ制御ルーチンでは、切換温度（９℃，−１１℃）が検出されると、上述の如く、コンプレッサモータの低下設定に対応してファンモータの設定回転数Ｎｒｆを段階的（６３％→５４％）に低下設定させていく。

本実施の形態によると、エバポレータの表層流が熱交換量の低下に応じて減少する為、エバポレータ表層の低温冷気を供給し尽くすことから免れる。このため、庫内では、十分に冷やされた冷気が還流することとなり、庫内温度の上昇が抑えられる。併せて、コンプレッサモータの回転数切換え時に対応してファンモータ回転数を一時的に低下させるので、冷媒の蒸発温度の上昇による影響が緩和され、庫内温度の上昇が抑えられる。

尚、ファンモータ制御ルーチンの処理Ｓ１１４では、温度上昇を検出した場合、所定時間を待って再度温度上昇の有無を判定する。この場面では、庫内ファンモータの設定変更がされないので、庫内ファンモータは、回転数の低い一時的回転数Ｎｒｆ-Ｌｏｗが維持される（規定モータ回転数の設定不許可）。仮に、処理Ｓ１１４が設けられていなければ、コンプレッサモータの低下設定後、庫内温度の状況に関わらず、庫内ファンモータの設定回転数Ｎｒｆが引き上げられてしまう。そうすると、冷媒の蒸発温度の上昇に伴い、エバポレータの表層流を十分に冷却できなくなる危険がある。このため、本実施の形態にあっては、処理Ｓ１１４を設け、庫内温度の状況を確認してから、庫内への冷気供給量を引き上げている。

但し、処理Ｓ１１４については、仮に、庫内温度が１９℃から２０℃への上昇を検出したとしても、庫内ファンモータを一時的回転数Ｎｒｆ-Ｌｏｗから規定モータ回転数（６３％）に設定させても良い。何故なら、温度上昇が特段大きくないからである。従って、処理Ｓ１１４では、一時的回転数Ｎｒｆ-Ｌｏｗを切換える条件を更に詳細に設定するのが好ましく、例えば、コンプレッサモータ設定回転数の切換温度（２２℃）を超えた場合、又は、ヒステリシス温度（２℃）を与えて切換温度（２４℃）を超えた場合、等を条件として規定モータ回転数への変更タイミングを設定するのが好ましい。

また、ファンモータ制御ルーチンでは、処理Ｓ１１５の後に、再度、処理Ｓ１１４を実行させるようにしても良い。これは、ファンモータの回転数を上げてしまったことで（処理Ｓ１１５）、庫内温度が上昇してしまう惧れがあるからである。このような処理を追加させた場合、温度上昇が認められれば、庫内ファンモータの設定回転数を低下させたり、コンプレッサモータの設定回転数を元に戻したりしても良い。

尚、上述した実施の形態は、特許請求の範囲に記載される技術的思想の一形態に過ぎず、本発明は、かかる技術的思想に基づいて種々の変更を施すことが可能である。例えば、本実施の形態にあって、庫内ファンモータの一時的回転数Ｎｒｆ-Ｌｏｗは、プルダウン運転で行われる庫内ファンモータの最小設定回転数（４０％）とされている。しかし、これに限定されることなく、一時的回転数Ｎｒｆ-Ｌｏｗは、最小設定回転数（４０％）よりも低く設定しても良く、庫内ファンモータを停止させても良い。

また、熱量Ｑ若しくは熱量係数ｋについては、上述した算出手法に限定されることなく、設定回転数Ｎｒｃによって与えられる冷却速度に基づいて算出しても良い。また、比熱・質量といったパラメータを付加して、これを算出するようにしても良い。

最後に、本発明は、庫内ファンモータの回転数を低下させることによって、ファンモータに係る消費電力の低下にも繋がる。また、コンプレッサモータ回転数の切換えに伴う庫内温度の上昇を抑えるので、コンプレッサモータに係る消費電力の低下にも繋がる。更に、本発明によると、コンプレッサモータ回転数の切換タイミングでは、エバポレータの表層に低温の冷気層を蓄積させるので、エバポレータへの熱の供給量が低下することとなる。このため、冷却装置の冷媒システムでは、比エンタルピーｈが抑えられることとなり、コンプレッサモータの要求電力が抑えられ、これによっても、コンプレッサモータに係る消費電力の低下に資することとなる。このように、本発明は、コンプレッサモータ回転数の切換時刻における温度上昇を抑えることで、省エネルギーを実現させることとなる。

１１ 冷却機用コンプレッサ， １６ エバポレータ， １７ 庫内ファン， １９ 冷却機用制御装置， ２１ 冷凍庫内温度計， ２２ 冷蔵庫内温度計， １００ 冷凍冷蔵庫， １１０ 冷凍室， １２０ 冷蔵室 Ｎｒｆ ファンモータ回転数， Ｎｒｆ−ｙ 第１のファンモータ回転数， Ｎｒｆ−ｖ 第２のファンモータ回転数， Ｑ 設定風量， Ｑｙ 第１の設定風量， Ｑｖ 第２の設定風量， ｇ（Ｑ） 相関関係情報。

Claims (5)

1. コンプレッサモータの回転数を段階的に低下設定させるコンプレッサモータ制御処理と、前記コンプレッサモータの回転数が低下設定されたことに対応して庫内ファンモータの規定モータ回転数を低下設定させる庫内ファンモータ制御処理と、を機能させる冷却機用制御装置であって、
   前記庫内ファンモータ制御処理は、前記コンプレッサモータの回転数が低下設定されることに対応して、低下設定後の規定ファン回転数よりも前記庫内ファンモータの回転数を一時的に低下させ又は前記庫内ファンモータを一時的に停止させることを特徴とする冷却機用制御装置。
2. コンプレッサモータの回転数を設定するコンプレッサモータ制御処理と、庫内ファンモータの回転数を設定する庫内ファンモータ制御処理と、を機能させる冷却機用制御装置において、
   前記庫内ファンモータ制御処理は、
   前記コンプレッサモータの回転数が低下又は停止される前に、前記庫内ファンモータの回転数を低下させ又は前記庫内ファンモータを停止させた一時的回転数に設定させるファン回転数一時的低下処理と、
   前記コンプレッサモータの回転数が低下又は停止された後に、前記一次的回転数よりも高回転である規定ファン回転数へ前記ファンモータの回転数を設定させる規定ファン回転数設定処理と、を機能させることを特徴とする冷却機用制御装置。
3. 前記規定ファン回転数設定処理は、前記コンプレッサモータの回転数の低下設定に応じ、前記規定ファン回転数を低下設定させることを特徴とする請求項２に記載の冷却機用制御装置。
4. 前記庫内ファンモータ制御処理は、前記コンプレッサモータの回転数が低下設定された後、庫内温度に基づいて前記規定モータ回転数への切換設定を許可又は不許可とさせることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の冷却機用制御装置。
5. 前記庫内ファンモータ制御処理は、前記規定モータ回転数が低下設定された後、前記庫内温度を再度検出することを特徴とする請求項４に記載の冷却機用制御装置。

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