JP2645982B2 - 凍結制御装置 - Google Patents

凍結制御装置

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JP2645982B2
JP2645982B2 JP21193394A JP21193394A JP2645982B2 JP 2645982 B2 JP2645982 B2 JP 2645982B2 JP 21193394 A JP21193394 A JP 21193394A JP 21193394 A JP21193394 A JP 21193394A JP 2645982 B2 JP2645982 B2 JP 2645982B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D2400/00General features of, or devices for refrigerators, cold rooms, ice-boxes, or for cooling or freezing apparatus not covered by any other subclass
    • F25D2400/30Quick freezing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D2500/00Problems to be solved
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    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D2700/00Means for sensing or measuring; Sensors therefor
    • F25D2700/12Sensors measuring the inside temperature
    • F25D2700/122Sensors measuring the inside temperature of freezer compartments

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  • Control Of Temperature (AREA)
  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
  • Freezing, Cooling And Drying Of Foods (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、凍結庫における温度
制御を行うための装置であって、特に冷凍機の運転モー
ドを、被凍結物を設定温度に維持する通常運転状態と、
その設定温度より低い温度に向けて急速に冷却する急冷
運転状態とに切り換え可能とするものに関する。
【0002】
【従来の技術】従来この種の凍結庫における温度制御
は、庫内に食材の様な被凍結物を格納した際、手動で冷
凍機の運転モードを急冷側に切り換えて冷凍機を設定時
間だけ連続運転させ、被凍結物を急速に凍結可能とした
ものが一般的である。また、被凍結物近傍の温度変化を
検出し、その温度変化から被凍結物の投入時期を知り、
急冷運転への切り換え時期の判定を自動的に行うものも
提案されている(例えば、特開平5−164450号公
報参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、手動で
運転モードを切り換えるものにあっては、操作が面倒で
あるばかりか、しばしばその操作を忘れて、その機能が
有効に発揮されない不都合がある。一方、庫内の温度変
化を検出するものにあっては、被凍結物の収納位置がセ
ンサーの近傍に限定されるばかりか、ともすると被凍結
物の投入時期を誤検知し、過冷却する虞れがあった。
【0004】本発明者はかかる不都合に鑑みて研究をお
こなった結果、庫内の温度変化に加えて冷凍機の運転時
間を検知するとともに、かかる運転時間の長短に対応し
て運転モードの切り換えを行うことにより、モード切り
換え時期が的確に判定されることを知見した。
【0005】本発明は上記した知見に基づいてなされた
ものであって、凍結庫における被凍結物の格納時期を的
確に判定し、安定した温度制御動作を可能とする凍結制
御装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる凍結制御
装置は、図1にその全体的な構成を概略的に示す如く、
食品の様な被凍結物10を収納する本体ケース18の庫
内11を冷凍機12を用いて冷却するとともに、その冷
凍機12における動作モードを、庫内11を所定の設定
温度Tsに維持する通常モードと、庫内11を前記設定
温度Tsより十分に低い温度に向けて急速に冷却する急
冷モードとに切り換え可能とする。
【0007】更に、庫内11の冷気温度を検出する庫内
温度検知部13と、上記冷凍機12の運転時間を検出す
る運転時間検知部14と、上記両検知部13・14から
出力される検出値を入力データとし、その入力データに
対するメンバシップ関数や制御ルールの様な予め設定し
てある各種の条件に従ったファジイ演算動作を可能とす
るファジイ演算部15と、その演算部15からの出力デ
ータに基づいて、上記通常モードと急冷モードとを択一
的に切り換え可能とする制御部16とを備えている。
【0008】上記ファジイ演算部15は、上記冷凍機1
2の連続運転時間が、上記した条件に従って上昇すると
「通常モード」から「急冷モード」への切り換えを判定
する一方、上記条件に従って下降すると「急冷モード」
から「通常モード」への切り換えを判定することを特徴
とする。
【0009】なおファジイ演算部15は、庫内温度が設
定温度Tsよりも高いほど、冷凍機12のより短い連続
運転時間で急冷モードへの切り換えを判定し、庫内温度
が設定温度Tsよりも低いほど、冷凍機12のより長い
連続運転時間で通常モードへの切り換えを判定させる様
に、上記した条件を設定することが好ましい。
【0010】
【作用】上記構成にあって、図2の流れ図で示す様に装
置をスタートさせると、先ず最初に制御部16は通常モ
ードに入り、冷凍機12を駆動させて庫内11に冷気を
送る。それと同時に、庫内11に配設した温度センサ2
0が冷気温度を検知し、庫内温度検知部13からファジ
イ演算部15に対して温度変化を知らせる。一方、運転
時間検知部14は冷凍機12のオン時間を調べ、ファジ
イ演算部15に対して運転時間を知らせる。
【0011】ここでファジイ演算部15では、微小な所
定時間間隔で両検知部13・14からの入力データに基
づいた論理演算動作を行うが、単に本体ケース18の開
閉扉17を短時間だけ開いて閉じた場合の様に庫内11
の熱量増加が小さいと庫内11の温度は短時間で設定温
度Tsに戻る結果、冷凍機12の連続運転時間は比較的
短く、冷凍機12は短時間毎にオンオフを繰り返す通常
モードを維持する。
【0012】しかしながら、大量の食材が投入された場
合の様に庫内11の熱量増加が著しいと、冷凍機12の
連続運転時間が食材の投入前よりも上昇する結果、ファ
ジイ演算部15は予め設定した条件に従って急冷モード
を判定し、制御部16は冷凍機12の動作モードを急冷
モードに強制的に切り換える。
【0013】一方、急冷モードに入ると庫内11の温度
は設定温度Tsを下回って下降するが、所定温度にまで
下がって食材が十分に冷却されると冷凍機12のオン時
間も短くなり、上記とは逆にファジイ演算部15は予め
設定した条件に従って通常モードを判定し、冷凍機12
の動作モードは通常モードに戻るのである。
【0014】
【発明の効果】本発明は上記の如く、冷凍機12のオン
時間を制御部16におけるモード切り換えに利用したの
で、食材の投入時期が的確に判定され、冷凍機12の運
転モード切り換えが確実に行われる。
【0015】
【実施例】以下本発明を、投入した食材を急速に凍結保
存する凍結庫に実施した一例を示すがこれに限らず、冷
蔵庫における冷凍室の様に、各種物品を凍結保存可能と
する汎用あるいは専用の各種凍結手段に実施出来ること
は勿論である。
【0016】本発明にかかる凍結庫は、図1にその全体
的な構成を概略的に示すごとく、前面側に開閉扉17を
備えた本体ケース18と、その本体ケース18の庫内1
1を冷却する冷凍機12と、その冷凍機12における動
作を制御する温度制御回路19とから構成される。
【0017】上記冷凍機12は、図示はしていないが従
来と略同様に圧縮機、凝縮器、蒸発器を接続して冷凍サ
イクルを構成したものであって、蒸発器を収納庫の庫内
11に配設して冷気を発生するとともに、必要に応じて
送風ファンにより庫内11の冷気を攪袢する様にしてい
る。
【0018】更に冷凍機12は、後で詳述する制御部1
6から送られる制御信号S3によりその動作モードが変
更されるものであって、短時間毎のオンオフ制御により
庫内11を例えば零下数十度の設定温度Tsに維持可能
とする「通常モード」と、前記した設定温度Tsより1
0度あるいはそれ以上に低い凍結温度Tcに温度制御可
能とする「急冷モード」とに択一的に切り換えられる。
なお、急冷モードの選択時にあっては、専ら冷却動作の
みが行われ、霜取りの様な庫内の温度上昇をもたらす動
作は禁止される。
【0019】本発明は上記した温度制御回路19の構成
にその特徴を有するものであって、所定のソフトウェア
を備えたマイクロプロセッサあるいは専用の電子回路に
より、図1にブロック図で概略的に示す様な機能を構成
する。
【0020】すなわち、庫内11の例えば上壁近傍に配
設したサーミスタの様な温度センサ20をその入力側に
備え、庫内温度の変化に対応した第1検知信号S1を出
力する庫内温度検知部13と、冷凍機12のオン時と連
動してカウントを開始することによって、冷凍機12の
オン時間に対応した第2検知信号S2を出力する運転時
間検知部14と、第1および第2検知信号S1・S2を
入力データとしてファジイ論理演算を行うファジイ演算
部15と、このファジイ演算部15の演算結果に基づい
て冷凍機12に対して所定の制御信号S3を送る制御部
16とを備えている。
【0021】ファジイ演算部15は、上記した庫内温度
の変化および冷凍機12のオン時間をパラメータとし、
図2に示す如く微小時間毎に従来と略同様なファジイ論
理演算を行い、冷凍機12の動作モードを、所定の設定
温度Tsに維持する通常モードか、設定温度Tsより低
い凍結温度Tcに向けて急速に冷却する急冷モードかを
択一的に切り換え可能とする。
【0022】ここで図3(a)(b)には前件部のメン
バシップ関数を、図3(c)には後件部のメンバシップ
関数の一例を各々示すとともに、図4には前件部を後件
部に適用するためのルール表の一例を示している。
【0023】すなわち、図3(a)に示すメンバシップ
関数にあっては、設定温度Tsからの温度差が0の場合
を中心として上下10℃の範囲の場合を温度差が「な
し」、温度差が負の場合を温度差が「低」、温度差が正
の場合を温度差が「高」と適合度を各々設定している。
【0024】また図3(b)に示すメンバシップ関数に
あっては、冷凍機12のオン時間が10分を中心として
5〜15分の範囲の場合を運転時間が「中」、10分よ
り短い場合を運転時間が「短」、10分より長い場合を
運転時間が「長」であると適合度を各々設定している。
【0025】一方、ファジイ演算部15においては、従
来と略同様にして、図4のルール表に従い、実際に検出
した庫内温度と設定温度Tsとの温度差および冷凍機1
2のオン時間で前件部の一致度を調べ、その一致度に基
づいて後件部の修正を行って複数の結論を得る。更にこ
の結論の和集合をとるとともに、重心または面積の中心
を求めることにより、最終結論、すなわち冷凍機12の
動作モードが決定される。
【0026】例えば、図5における時刻t1に本体ケー
ス18における開閉扉17を開いて内部の被凍結物10
を取り出す動作を行うと、庫内11に高温の外気が侵入
する結果、庫内温度は正に大きく急増する。しかしなが
ら、外気の流入による負荷の増大は小さく、比較的短い
時間経過以後の時刻t2には設定温度Tsとの温度差も
小さくなり、冷凍機12がオンされる時間も小さく維持
される。かかる条件にあっては、図4のルール表は通常
運転かそれを維持する様に設定されているので、冷凍機
12の運転モードは「通常」がそのまま選択され続け
る。
【0027】一方、本体ケース18の庫内11に比較的
質量の大きい常温状態の食材を被凍結物10として投入
した場合にあっては、図5の時刻t3の様に、庫内温度
は設定温度Tsを超えて大きく上昇したあとに下降する
が、その下降速度は小さい。そこで冷凍機12の連続オ
ン時間も「中」ないし「長」となり、ルール表における
「急冷モード」の領域に入る。
【0028】例えば時刻t4において、図6(a)の如
く温度差がプラス7℃でオン時間が図6(b)の様に1
3分である場合、後件部における結論の和集合は、図6
(c)において斜線で示す様になる。かかる和集合にお
ける面積の中心位置Cでは、以前からのモードをそのま
ま維持するより急冷モードへの切り換えを満たしている
度合が高い。したがって、冷凍機12の運転モードは制
御部16により急冷モードへと強制的に切り換えられ
る。
【0029】上記のようにして冷凍機12が急冷モード
に入ると、冷凍機12が到達しようとする温度がTsか
らTcになる結果、冷凍機12はそのまま連続運転され
る。そこで、設定温度Tsとの温度差はマイナス方向に
増大して行くが、冷凍機12は連続運転状態を維持する
結果、冷凍機12の運転モードは急冷状態がそのまま維
持される。
【0030】しかしながら庫内温度が十分に低下して凍
結温度Tcに近づくと、冷凍機12は温度制御がかかっ
て連続運転状態から間欠運転状態となるとともに、食材
冷却の進行にともなって、冷凍機12のオン時間も次第
に短くなる。そこで例えば時刻t5において、ファジイ
演算部15による上記と略同様なファジイ演算の結果と
して運転モードが「通常」と判定されると、冷凍機12
は設定温度Tsを維持する通常運転のモードに戻され
る。その結果、被凍結物10の品温は、図5中において
一点鎖線で示す如く、常温状態から設定温度Tsに向け
て急速に冷却されるのである。
【0031】なお、上記したルール表、メンバシップ関
数あるいはファジイ論理演算の方法は一例であって、凍
結庫としての規模あるいは適用条件の変更などにより、
適宜変更して実施出来ることは勿論である。
【0032】
【0033】
【0034】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の全体的な構成を示す概略図である。
【図2】本発明の動作手順を示す流れ図である。
【図3】ファジイ演算部において使用するメンバシップ
関数を示すグラフであって、(a)および(b)は前件
部を、(c)は後件部を各々示す。
【図4】ファジイ演算部において使用するルール表の一
例を示す。
【図5】庫内温度の変化と冷凍機の動作モードとの関係
を示す説明図である。
【図6】ファジイ演算部における演算手順の一例を示す
説明図である。
【符号の説明】
10 被凍結物 11 庫内 12 冷凍機 13 庫内温度検知部 14 運転時間検知部 15 ファジイ演算部 16 制御部 17 開閉扉 18 本体ケース 19 温度制御回路 20 温度センサ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被凍結物(10)を収納する庫内(1
    1)を冷却する冷凍機(12)の動作モードを、庫内
    (11)を所定の設定温度Tsに維持する通常モード
    と、庫内(11)を前記設定温度Tsより十分に低い温
    度に向けて急速に冷却する急冷モードとに切り換え可能
    とする凍結制御装置であって、 庫内(11)の冷気温度を検出する庫内温度検知部(1
    3)と、 上記冷凍機(12)の運転時間を検出する運転時間検知
    部(14)と、 上記した両検知部(13)(14)から出力される検出
    値を入力データとし、予め設定しておいた条件に従った
    ファジイ論理演算動作を可能とするファジイ演算部(1
    5)と、 該ファジイ演算部(15)からの出力データに基づい
    て、上記通常モードと急冷モードとを択一的に切り換え
    可能とする制御部(16)とを備え、 上記ファジイ演算部(15)は、 上記冷凍機(12)の連続運転時間が、上記した条件に
    従って上昇すると、通常モードから急冷モードへの切り
    換えを判定する一方、上記した条件に従って下降する
    と、急冷モードから通常モードへの切り換えを判定する
    ことを特徴とする凍結制御装置。
  2. 【請求項2】 上記ファジイ演算部(15)は、庫内温
    度が設定温度Tsよりも高いほど、冷凍機(12)のよ
    り短い連続運転時間で急冷モードへの切り換えを判定
    し、庫内温度が設定温度Tsよりも低いほど、冷凍機
    (12)のより長い連続運転時間で通常モードへの切り
    換えを判定する請求項1記載の凍結制御装置。
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