JP2998855B2 - 冷凍冷蔵庫の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷凍室における冷凍食
品を鮮度よく長期間貯蔵するために、経験則を基にした
制御ルールと、それを構成するファジィ変数のメンバシ
ップ関数とによって最適な設定温度の下げ幅を推論し
て、その結果を出力するようにした冷凍冷蔵庫の制御装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】冷凍冷蔵庫の制御装置は、冷凍冷蔵庫
（以下冷蔵庫と省略する）の冷凍室，冷蔵室，野菜室の
各室を設定された温度で温調するように、ダンパ，ファ
ン，コンプレッサを制御するものである（例えば、実開
平２−４７４２４号公報）。

【０００３】以下、従来の冷凍冷蔵庫の制御装置につい
て図面を参照しながら、特に冷凍室の温調制御を説明す
る。

【０００４】図６は、従来の冷凍冷蔵庫の制御装置のブ
ロック図を示すものである。図６において、１は冷蔵庫
本体で、外箱２と内箱３と両者の空隙に形成されたウレ
タン発泡断熱材４により構成され、前面開口部に３つの
ドア５、６、７が配設されている。ドア５、６、７はそ
れぞれ冷蔵庫本体１の冷凍室８、冷蔵室９、野菜室１０
の開口部に対応して配設されている。

【０００５】冷凍室８の底板１１と冷蔵室９の天板１２
に囲まれた区画壁内には蒸発器１３とその背後にファン
１４を有している。また、冷凍室８、冷蔵室９の背部に
は、蒸発器１３からの冷却空気を各室に導入するための
通風路１５、１６が形成されている。１７はコンプレッ
サである。

【０００６】また、１８は冷凍室温度センサである。２
１は冷凍室温度センサ１８により冷凍室内の庫内温度を
検出する庫内温度検出手段である。２２は庫内温度検出
手段２１により検出された庫内温度が、設定温度の範囲
内であるかを判断する庫内温度判定手段である。２９は
コンプレッサ１７を制御するコンプレッサ制御手段であ
り、３０はファン１４を制御するファン制御手段であ
る。

【０００７】以上のように構成された冷凍冷蔵庫の制御
装置について、以下図５，図６を用いてその動作を説明
する。

【０００８】図６は、従来の冷凍室８の温調制御を説明
するためのフローチャートである。まず、庫内温度検出
手段２１は冷凍室温度センサ１８により冷凍室内の庫内
温度Ｔfcを検出する（Ｓｔｅｐ１３）。すると庫内温度
判定手段２２は、庫内温度Ｔfcが設定温度（Ｔon：コン
プレッサ、ファンのON温度，Ｔoff：コンプレッサ、フ
ァンのOFF温度）の範囲内であるかを判断し（Ｓｔｅｐ
１４）、この判断を基に、コンプレッサ制御手段２９は
コンプレッサ１７を制御し、ファン制御手段３０はファ
ン１４を制御する。（Ｓｔｅｐ１５）。以上より、冷凍
室８に適温の冷風を送り込み、冷凍室の温調を行なう。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、コンプレッサ及びファンを制御する基に
なる設定温度（Ｔon，Ｔoff）が、庫内温度Ｔfcによら
ず一定であったため、キメ細かな温調を行なうことがで
きず、例えば夏場など、食品を詰め込んだり、急な来客
などで早く冷やしたいときに、最適な温調を行なうこと
ができないという問題点を有していた。

【００１０】本発明は上記の問題点を解決するもので、
冷凍室内の温度上昇度や温度差、さらに外気温度に応じ
た設定温度の下げ幅を演算し、設定温度を調整すること
により、キメ細かな温調を行なうことができる冷凍冷蔵
庫の制御装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の冷凍冷蔵庫の制御装置は、食品を冷凍し貯蔵
することができる冷凍室を設けた冷凍冷蔵庫において、
冷凍室内の２カ所に設けられた冷凍室温度センサと、前
記冷凍室温度センサにより冷凍室内の２カ所の温度を検
出する庫内温度検出手段と、前記庫内温度検出手段によ
り検出された２カ所の温度が、設定温度を越えたかどう
かを判定する庫内温度判定手段と、冷凍冷蔵庫外に設け
られた外気温度センサと、前記外気温度センサにより冷
凍冷蔵庫外の外気温度を検出する外気温度検出手段と、
前記庫内温度検出手段の出力により庫内の温度上昇度を
演算する温度上昇度の演算手段と、前記庫内温度検出手
段の出力により庫内２カ所の温度差を演算する温度差の
演算手段と、設定温度の下げ幅を求めるための経験則に
基づく制御ルールを記憶するメモリと、前記温度上昇度
の演算手段により演算された温度上昇度と、前記温度差
の演算手段により演算された温度差と、前記外気温度検
出手段により検出された外気温度と、前記メモリから取
り出された制御ルールに基づいて、ファジィ論理演算を
行ない設定温度の下げ幅を演算するファジィ推論プロセ
ッサと、前記ファジィ推論プロセッサにより演算された
設定温度の下げ幅から、設定温度を演算する設定温度演
算手段と、前記設定温度演算手段により演算された設定
温度から、コンプレッサを制御するコンプレッサ制御手
段と、ファンを制御するファン制御手段とを備えた構成
である。

【００１２】

【作用】本発明は上記構成により、温度上昇度の演算手
段により演算された温度上昇度と、温度差の演算手段に
より演算された温度差と、外気温度検出手段により検出
された外気温度と、メモリから取り出された制御ルール
に基づいて、ファジィ推論プロセッサによってファジィ
論理演算を行ない、設定温度の下げ幅が求められる。し
たがって、上記により求めた下げ幅により設定温度を調
整し、この設定温度を基に、コンプレッサを制御し、フ
ァンを制御するため、最適な冷凍室の温調を行なうこと
ができる。

【００１３】

【実施例】以下本発明の一実施例の冷凍冷蔵庫の制御装
置について、図面を参照しながら説明する。

【００１４】図１は本発明の一実施例における冷凍冷蔵
庫の制御装置のブロック図、図２（ａ）は本発明の実施
例における庫内の温度上昇度に対するファジィ変数のメ
ンバシップ関数を示すグラフ、図２（ｂ）は本発明の実
施例における庫内２カ所の温度差に対するファジィ変数
のメンバシップ関数を示すグラフ、図２（ｃ）は本発明
の実施例における外気温度に対するファジィ変数のメン
バシップ関数を示すグラフ、図３は本発明の実施例にお
ける動作を説明するためのフローチャート、図４は本発
明の実施例におけるファジィ推論の手順を説明するため
のフローチャートである。

【００１５】図１において、２１は庫内温度検出手段で
あり、冷凍室内の２カ所に設けられた冷凍室温度センサ
Ａ１８，冷凍室温度センサＢ１９により冷凍室内の温度
を検出する。また、２５は外気温度検出手段であり、外
気温度センサ２０により冷蔵庫外の外気温度を検出す
る。２３は温度上昇度の演算手段であり、庫内温度検出
手段２１の出力により庫内の温度上昇度を演算する。２
４は温度差の演算手段であり、庫内温度検出手段２１の
出力により庫内２カ所の温度差を演算する。

【００１６】２６はメモリであり、設定温度の下げ幅を
求めるための経験則に基づく制御ルールを記憶する。２
７はファジィ推論プロセッサであり、温度上昇度の演算
手段２３により演算された温度上昇度と、温度差の演算
手段２４により演算された温度差と、外気温度検出手段
２５により検出された外気温度と、メモリ２６から取り
出された制御ルールに基づいてファジィ論理演算を行な
い、設定温度の下げ幅を演算する。また、２８は設定温
度演算手段であり、ファジィ推論プロセッサ２７により
演算された設定温度の下げ幅から設定温度を演算する。

【００１７】以上のように構成された冷凍冷蔵庫の制御
装置について、以下図１から図４を用いてその動作を説
明する。

【００１８】まず、庫内温度検出手段２１は冷凍室温度
センサＡ１８，冷凍室温度センサＢ１９により冷凍室内
の庫内温度Ｔfc1，Ｔfc2を検出する（Ｓｔｅｐ１）。そ
して、庫内温度判定手段２２は、庫内温度検出手段２１
により検出された庫内温度Ｔfc1，Ｔfc2のどちらかの値
が、設定温度Ｔon（コンプレッサ、ファンのON温度）を
越えたかどうかの判定を行ない（Ｓｔｅｐ２）、両方の
値が設定温度Ｔonを越えていなければ、この設定温度Ｔ
onを基に、コンプレッサ制御手段２９はコンプレッサ１
７を制御し、ファン制御手段３０はファン１４を制御す
る（Ｓｔｅｐ３）。

【００１９】そして、庫内温度Ｔfc1，Ｔfc2のどちらか
の値が、設定温度Ｔonを越えたとき、温度上昇度の演算
手段２３は、設定温度Ｔonを越えた方の庫内温度（Ｔfc
1叉はＴfc2）をＴfcとし、以下に示すように庫内の温度
上昇度Ｔupを演算する（Ｓｔｅｐ４）。 Ｔup＝Ｔfc−Ｔon また、温度差の演算手段２４は、以下に示すように庫内
温度Ｔfc1，Ｔfc2の温度差△Ｔfcを演算する（Ｓｔｅｐ
５）。 △Ｔfc＝Ｔfc1−Ｔfc2 さらに、外気温度検出手段２５は外気温度センサ２０に
より冷蔵庫外の外気温度Ｔoutを検出する（Ｓｔｅｐ
６）。

【００２０】つぎに、演算された温度上昇度Ｔup，温度
差△Ｔfcおよび外気温度Ｔoutは、ファジィ推論プロセ
ッサ２７に入力される（Ｓｔｅｐ７）。ファジィ推論プ
ロセッサ２７では、予めメモリ２６に記憶されている制
御ルールを取り出して、ファジィ推論によって設定温度
の下げ幅△Ｔoffを求める（Ｓｔｅｐ８）。これより、
設定温度演算手段２８は、ファジィ推論プロセッサ２７
により求められた設定温度の下げ幅△Ｔoffから設定温
度Ｔoff（コンプレッサ、ファンのOFF温度）を演算する
（Ｓｔｅｐ９）。そして、この設定温度Ｔoffを基に、
コンプレッサ制御手段２９はコンプレッサ１７を制御
し、ファン制御手段３０はファン１４を制御する。

【００２１】ここで、冷凍室の最適な温調を行なうため
の設定温度の下げ幅を求めるファジィ推論は、下記のよ
うな制御ルールを基にして実行される。

【００２２】本実施例で採用した制御ルールは次のよう
な２７ルールである。例えば ルール １：もし温度上昇度が小さく、温度差が小さ
く、外気温度が低ければ、設定温度の下げ幅を非常に小
さくせよ。

【００２３】ルール ２：もし温度上昇度が小さく、温
度差が中位で、外気温度が低ければ、設定温度の下げ幅
を小さくせよ。 ・ ・ ・ ルール２７：もし温度上昇度が大きく、温度差が大き
く、外気温度が高ければ、設定温度の下げ幅を大きくせ
よ。等である。

【００２４】これは、温度上昇度が大きく、温度差が小
さければ、庫内温度が非常に高いため設定温度を大きく
下げる必要があり、また、外気温度が低ければ食品の温
度よりセンサ温度の低下が速く、食品が冷える前に設定
温度に達っしてしまうため、設定温度を大きく下げる必
要がある、といった経験から得られたルールである。よ
って、上記言語ルールは、発明者が数多くの実験データ
から求めた、最適な冷凍室の温調を行なうことができる
設定温度の下げ幅に対する制御ルールであり、これを温
度上昇度Ｔ，温度差Ｄおよび外気温度ＡＴの関係で示す
と（表１）のようになる。

【００２５】

【表１】

【００２６】（表１）は制御ルールの関係を示す表であ
り、横方向に温度上昇度Ｔを３段階（ＢＴ＝大，ＭＴ＝
中，ＳＴ＝小）、温度差Ｄを３段階（ＢＤ＝大，ＭＤ＝
中，ＳＤ＝小）に分け、縦方向に外気温度ＡＴを３段階
（ＨＡＴ＝高，ＭＡＴ＝中，ＬＡＴ＝低）に分けて配置
し、上記区分された温度上昇度Ｔ，温度差Ｄと外気温度
ＡＴとのおのおの交わった位置には、その温度上昇度
Ｔ，温度差Ｄ，外気温度ＡＴに対応する最適な冷凍室内
の設定温度の下げ幅△Ｔを配置している。

【００２７】また、上記言語ルールは図１のメモリ２６
の内に記憶する場合には次のようなルール則で記憶され
ている。本実施例で採用した制御ルールは２７個であ
る。 ルール １：ＩＦ Ｔ ｉｓ ＳＴ ａｎｄ Ｄ ｉｓ ＳＤ ａｎｄ ＡＴ ｉｓ ＬＡＴ ＴＨＥＮ △Ｔ ｉｓ ＶＳ ルール ２：ＩＦ Ｔ ｉｓ ＳＴ ａｎｄ Ｄ ｉｓ ＭＤ ａｎｄ ＡＴ ｉｓ ＬＡＴ ＴＨＥＮ △Ｔ ｉｓ Ｓ ・ ・ ・ ルール２７：ＩＦ Ｔ ｉｓ ＢＴ ａｎｄ Ｄ ｉｓ ＢＤ ａｎｄ ＡＴ ｉｓ ＨＡＴ ＴＨＥＮ △Ｔ ｉｓ Ｂ 前記制御ルール１，ルール２，・・・，ルール２７のル
ールは、温度上昇度Ｔ，温度差Ｄ，外気温度ＡＴ，設定
温度の下げ幅△Ｔを（表１）のように段階的に決めてい
るので、キメ細かな制御を行なう場合には、温度上昇度
Ｔ，温度差Ｄ，外気温度ＡＴの各段階の中間における実
測の温度上昇度Ｔup、温度差△Ｔfc、外気温度Ｔoutで
は、前記制御ルールの前件部（ＩＦ部）をどの程度満た
しているかの度合いを算出して、その度合いに応じた設
定温度の下げ幅△Ｔoffを推定する必要がある。そのた
め、本実施例では前記度合いを温度上昇度Ｔ，温度差
Ｄ，外気温度ＡＴに対するファジィ変数のメンバシップ
関数を利用して算出する。

【００２８】図２（ａ）は、温度上昇度Ｔに対するファ
ジィ変数ＳＴ，ＭＴ，ＢＴのメンバシップ関数μＳＴ
（Ｔup），μＭＴ（Ｔup），μＢＴ（Ｔup）を示したも
のであり、図２（ｂ）は、温度差Ｄに対するファジィ変
数ＳＤ，ＭＤ，ＢＤのメンバシップ関数μＳＤ（△Ｔf
c），μＭＤ（△Ｔfc），μＢＤ（△Ｔfc）を示したも
のであり、図２（ｃ）は、外気温度ＡＴに対するファジ
ィ変数ＬＡＴ，ＭＡＴ，ＨＡＴのメンバシップ関数μＬ
ＡＴ（Ｔout），μＭＡＴ（Ｔout），μＨＡＴ（Ｔou
t）を示したものである。ファジィ推論プロセッサ２７
で実行するファジィ推論は前記制御ルール１，ルール
２，・・・，ルール２７と図２（ａ），（ｂ），（ｃ）
のメンバシップ関数とを用いてファジィ論理演算を行な
って設定温度の下げ幅の演算を行なう。

【００２９】以下、図４のフローチャートをもとに、図
３のＳｔｅｐ８であるファジィ推論の手順を説明する。

【００３０】Ｓｔｅｐ１０では、ファジィ推論プロセッ
サ２７によって温度上昇度Ｔup，温度差△Ｔfcと外気温
度Ｔoutに対するファジィ変数のメンバシップ関数を用
いて、温度上昇度Ｔup，温度差△Ｔfcと外気温度Ｔout
におけるメンバシップ値（図中ではＭ値と表示）の算出
を行なう。

【００３１】Ｓｔｅｐ１１では、得られた温度上昇度Ｔ
up，温度差△Ｔfcと外気温度Ｔoutに対するファジィ変
数のメンバシップ値が、前記２７個の各ルールの前件部
をどの程度満たしているかの度合いを下記のように合成
法で算出する。

【００３２】図中では、温度上昇度に対するファジィ変
数をＡ、温度差に対するファジィ変数をＢ、外気温度に
対するファジィ変数をＣで示している。 ルール １：ｈ１ ＝μＳＴ（Ｔup）∩μＳＤ（△Ｔf
c）∩μＬＡＴ（Ｔout）＝μＳＴ（Ｔup）×μＳＤ（△
Ｔfc）×μＬＡＴ（Ｔout） −−−（１） ルール ２：ｈ２ ＝μＳＴ（Ｔup）∩μＭＤ（△Ｔf
c）∩μＬＡＴ（Ｔout）＝μＳＴ（Ｔup）×μＭＤ（△
Ｔfc）×μＬＡＴ（Ｔout） −−−（２） ・ ・ ・ ルール２７：ｈ２７＝μＢＴ（Ｔup）∩μＢＤ（△Ｔf
c）∩μＨＡＴ（Ｔout）＝μＢＴ（Ｔup）×μＢＤ（△
Ｔfc）×μＨＡＴ（Ｔout） −−−（２７） （１）式は、前記Ｔupが温度上昇度Ｔに対する領域ＳＴ
に入り、かつ、前記△Ｔfcが温度差Ｄに対する領域ＳＤ
に入り、かつ、前記Ｔoutが外気温度ＡＴに対する領域
ＬＡＴに入るという命題は、ＴupがＳＴに入る割合、△
ＴfcがＳＤに入る割合とＴoutがＬＡＴに入る割合の積
の値で成立すること、すなわちルール１の前件部は、ｈ
１の割合で成立することを表わしている。同様に（２）
式，・・・，（２７）式であるルール２，・・・，ルー
ル２７の場合、前件部はそれぞれｈ２，・・・，ｈ２７
の割合で成立することを表わしている。

【００３３】Ｓｔｅｐ１２では、制御ルールの実行部の
メンバシップ関数によって、温度上昇度Ｔup，温度差△
Ｔfcと外気温度Ｔoutにおける設定温度の下げ幅△Ｔoff
を下記のようにして求める。設定温度の下げ幅△Ｔoff
は、一点化法のひとつである高さ法を用いて、各制御ル
ールの前件部の成立する割合ｈ１，ｈ２，・・・，ｈ２
７の加重平均の値として、（数１）に示すように算出す
る。

【００３４】

【数１】

【００３５】これにより、設定温度の下げ幅△Ｔoffが
求まる。従って、この実施例では、制御パラメータとし
て冷凍室内の温度上昇度，温度差，および外気温度を使
用しているため、キメ細かい制御が可能である。また、
制御ルールが人間の経験則から成り立っているため、最
適な設定温度で冷凍室の温調制御ができる。

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明は、食品を冷凍し貯
蔵することができる冷凍室を設けた冷凍冷蔵庫におい
て、冷凍室内の２カ所に設けられた冷凍室温度センサ
と、前記冷凍室温度センサにより冷凍室内の２カ所の温
度を検出する庫内温度検出手段と、前記庫内温度検出手
段により検出された２カ所の温度が、設定温度を越えた
かどうかを判定する庫内温度判定手段と、冷凍冷蔵庫外
に設けられた外気温度センサと、前記外気温度センサに
より冷凍冷蔵庫外の外気温度を検出する外気温度検出手
段と、前記庫内温度検出手段の出力により庫内の温度上
昇度を演算する温度上昇度の演算手段と、前記庫内温度
検出手段の出力により庫内２カ所の温度差を演算する温
度差の演算手段と、設定温度の下げ幅を求めるための経
験則に基づく制御ルールを記憶するメモリと、前記温度
上昇度の演算手段により演算された温度上昇度と、前記
温度差の演算手段により演算された温度差と、前記外気
温度検出手段により検出された外気温度と、前記メモリ
から取り出された制御ルールに基づいて、ファジィ論理
演算を行ない設定温度の下げ幅を演算するファジィ推論
プロセッサと、前記ファジィ推論プロセッサにより演算
された設定温度の下げ幅から、設定温度を演算する設定
温度演算手段と、前記設定温度演算手段により演算され
た設定温度から、コンプレッサを制御するコンプレッサ
制御手段と、ファンを制御するファン制御手段とを備え
ることにより、冷凍室における冷凍食品を鮮度よく長期
間貯蔵できる経験則に基づいた最適な設定温度を得るこ
とができ、特に、冷凍室内の温度差により設定温度を調
整するため庫内の温度分布をとらえ、冷凍室の温調をキ
メ細かく行なうことができる。例えば、外気温度が高い
夏場に食品をたくさん詰め込んだときなどに、既に庫内
に貯蔵されている既存食品の温度上昇を最小限にし、上
昇した温度を短時間で元の冷凍温度に復帰させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す冷凍冷蔵庫の制御装置
のブロック図

【図２】（ａ）は同実施例における庫内の温度上昇度に
対するファジィ変数のメンバシップ関数を示すグラフ （ｂ）は同実施例における庫内２カ所の温度差に対する
ファジィ変数のメンバシップ関数を示すグラフ （ｃ）は同実施例における外気温度に対するファジィ変
数のメンバシップ関数を示すグラフ

【図３】同実施例における動作を説明するためのフロー
チャート

【図４】同実施例におけるファジィ推論の手順を説明す
るためのフローチャート

【図５】従来の冷凍冷蔵庫の制御装置のブロック図

【図６】従来例における動作を説明するためのフローチ
ャート

【符号の説明】

８ 冷凍室 １８ 冷凍室温度センサＡ １９ 冷凍室温度センサＢ ２０ 外気温度センサ ２１ 庫内温度検出手段 ２２ 庫内温度判定手段 ２３ 温度上昇度の演算手段 ２４ 温度差の演算手段 ２５ 外気温度検出手段 ２６ メモリ ２７ ファジィ推論プロセッサ ２８ 設定温度演算手段 ２９ コンプレッサ制御手段 ３０ ファン制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−124574（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−169768（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−225879（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−272078（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−48891（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25D 11/00 - 13/00 F25D 29/00 G05B 13/02 G05D 23/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 食品を冷凍し貯蔵することができる冷凍
   室を設けた冷凍冷蔵庫において、冷凍室内の２カ所に設
   けられた冷凍室温度センサと、前記冷凍室温度センサに
   より冷凍室内の２カ所の温度を検出する庫内温度検出手
   段と、前記庫内温度検出手段により検出された２カ所の
   温度が、設定温度を越えたかどうかを判定する庫内温度
   判定手段と、冷凍冷蔵庫外に設けられた外気温度センサ
   と、前記外気温度センサにより冷凍冷蔵庫外の外気温度
   を検出する外気温度検出手段と、前記庫内温度検出手段
   の出力により庫内の温度上昇度を演算する温度上昇度の
   演算手段と、前記庫内温度検出手段の出力により庫内２
   カ所の温度差を演算する温度差の演算手段と、設定温度
   の下げ幅を求めるための経験則に基づく制御ルールを記
   憶するメモリと、前記温度上昇度の演算手段により演算
   された温度上昇度と、前記温度差の演算手段により演算
   された温度差と、前記外気温度検出手段により検出され
   た外気温度と、前記メモリから取り出された制御ルール
   に基づいて、ファジィ論理演算を行ない設定温度の下げ
   幅を演算するファジィ推論プロセッサと、前記ファジィ
   推論プロセッサにより演算された設定温度の下げ幅か
   ら、設定温度を演算する設定温度演算手段と、前記設定
   温度演算手段により演算された設定温度から、コンプレ
   ッサを制御するコンプレッサ制御手段と、ファンを制御
   するファン制御手段とを備えることを特徴とする冷凍冷
   蔵庫の制御装置。