JPH03267658A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、冷凍装置、特にインバータを用いて圧縮機
の回転制御を行う方式の冷凍装置の改良に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

インバータを有する冷凍装置は、電源周波数を変化させ
ることによって、冷媒圧縮機を駆動する電動機の回転を
制御するものである。そして、このように圧縮機の回転
速度を制御することにより、冷凍能力を連続的に変化さ
せ得るものである。

第４図は従来から一般に用いられているインバータを有
する冷凍装置の一例を示す構成図であって、圧縮機１で
圧縮された冷媒は凝縮器２で凝縮された後、膨張弁３で
膨張し、蒸発器４で蒸発して冷却を行い、圧縮機１に戻
されるように管路で閉ループに接続されることにより、
冷凍サイクルを構成している。

一方、５は商用電源の周波数を変化させて出力するイン
バータであり、このインバータ５の出力を電磁接触器８
および過電流継電器９を介して圧縮機１の電動機（図示
せず）に供給して、この圧縮機１を駆動するようになっ
ている。

電磁接触器８と過電流継電器９はインバータ５と圧縮機
１の電動機との間の電源ラインに直列に接続されている
。

また、圧縮機１の低圧側の冷媒圧力を圧力検出部７で検
出して、その検出信号を制御部６に出力するようになっ
ている。制御部６はこの検出信号に応じてインバータ５
の出力周波数を制御するようになっている。

次に動作について説明する０図示しないｉｉｔ源スイッ
チを投入すると、電磁接触器８が閉じて、インバータ５
から出力される電力が圧縮機１の電動機（図示せず）に
供給され、圧縮機１が動作する。

圧縮機１が動作することにより、圧縮冷媒が冷凍サイク
ルを流れると、周知のように蒸発器４による冷却が行わ
れる。

ここで、冷却負荷が少なくなると、冷凍サイクルの低圧
側の冷媒圧力が下がり、これに伴って圧力検出部７から
制御部６に出力される圧力検出信号のレベルも低下する
。

制御部６では、圧力検出信号を基準値である圧力の設定
値と比較しているため、圧力検出信号が基準値よりも低
い場合には、制御部６はインバータ５の出力周波数の低
下時間を早くするように制御し、圧縮Ｉｌｌの回転数低
下時間を早めることによって冷却能力を下げる。

このようにして、冷却能力が下げられると、冷凍サイク
ルの低圧側の冷媒圧力が上昇し、設定圧力に収束する。

また、冷却負荷が高い場合には、冷凍サイクルの低圧側
の冷媒圧力が上昇し、これに伴って圧力検出部７から制
御部６に出力される圧力検出信号が上昇する。

この結果、制御部６はインバータ５の出力周波数が上昇
するように制御し、圧縮機１の回転数を上昇させること
により、冷却能力を増加させる。

したがって、このようなインバータ５を有する冷凍装置
においては、これを冷却負荷に応じた冷却能力に制御す
ることができ、被冷却物の高鮮度維持、省電力化が可能
となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の冷凍装置は以上のように構成されており、設定圧
力と検出圧力との差によって圧縮機の回転数の変化時間
を制御するものであるため、冷却負荷の変動に対する追
従性や、停止時から再起動する際の立ち上がり時におけ
るオーバシュートや圧力設定値に対する安定性が悪く、
設定圧力に到達するまでの時間が長くかかる他、被冷却
物の温度が上昇して被冷却物の鮮度が保持されないとい
うような問題点があった。

また、圧縮機１の停止時に冷凍サイクルの低圧側の冷媒
圧力が上昇し、圧力検出信号が基準値とほぼ同じ場合、
再始動時に低圧側の冷媒圧力が急激に低下し、圧縮機１
が停止して、圧縮機１の発停間隔が短くなり、圧縮機１
の寿命が短くなるという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、迅速に所定の設定圧力に到達でき、消費電
力の低減が図れるのに加えて負荷変動に対する動特性の
良い冷凍装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る冷凍装置は、冷凍サイクルの低圧側にお
ける冷媒圧力を検出して圧力検出信号を発生する圧力検
出部と、圧力検出信号と設定圧力に対応する基準値とを
比較して両者の差に応じた信号を発生する圧力比較部と
、圧力検出信号を受けて低圧側の冷媒圧力の微分係数を
演算し、演算結果に応した信号を発生する微分係数演算
部と、圧力比較部および微分係数演算部からの信号に基
づいてファジィ推論を行ない確定値を出力するファジィ
制御部と、このファジィ制御部から出力される確定値に
よってインバータの出力周波数変化時間を制御する周波
数制御部とを設けたものである。

〔作　用〕

この発明における圧力検出部は冷媒圧力を検出して圧力
検出信号を出力し、この圧力検出信号と設定圧力とを圧
力比較部で比較するとともに、圧力検出信号から低圧側
の冷媒圧力の微分係数を微分係数演算部で演算し、この
微分係数と圧力比較部の出力信号とからファジィ＠御部
でファジィ推論を行って確定値を出力し、この確定値に
より周波数制御部でインバータの出力周波数の変化時間
を制御し、所定の設定圧力への到達を早くし、かつ負荷
変動に対する動特性を改善するように作用する。

［実施例］ 以下、この発明の冷凍装置の実施例について図面に基づ
き説明する。第１図はその一実施例の構成を示すブロッ
ク図であり、この第１図において、第４図と同一部分は
同一符号を用いて構成の重複説明を避ける。

この第１図において、符号１〜５．７〜９で示す部分は
第４図と同様であり、１０は圧力検出部からの圧力検出
信号と、所定の設定圧力に対応して設定される基準値と
を比較する比較部（図示せず）を内蔵し、比較結果、す
なわち基準値と圧力検出信号との差に応じた信号を発生
するようにされた圧力比較部である。

１１は同じく圧力検出部からの圧力検出信号を受けて冷
媒圧力の微分係数を演算し、演算結果に応じた信号を発
生するようにされた微分係数演算部である。

１２は圧力比較部および微分係数演算部１１のそれぞれ
の信号に基づいてファジィ推論を行ない、確定値を出力
するようにされたファジィ制御部である。

工３はファジィ制御部１２からの確定値に応じてインバ
ータ５を制御し、その出力周波数変化時間を制御する周
波数制御部である。

次にこの発明の主要部を構成するファジィ制御部１２の
動作について説明する。このファジィ制御部１２はイフ
ーゼン（Ｉｆ−Ｔｈｅｎ）ルール（プロダクションルー
ル）により表現されたファジィルールにより推論を行な
い、結論を導きだすものである。ルールは次の第１表に
示す７つのプロダクションルールから構成されている。

〈第 １　表〉 以上のファジィルールを表にまとめると次の第２表に示
すようになる。

く第　２　表〉 ルールの実行に当っては、先ず第３図に示すような、予
め設定されたメンバシップ関数により、事実である圧力
検出信号がルールの前件部にどの程度合致（ソフトマツ
チング）するかを見る。

次に上記事実がルールの条件に合致する度合（グレード
）に応じてルールの後件部を採用する。

すなわち、合致する度合でルールの後件部をカツトする
。この考え方で各ルールについて各々推論結果を得て、
７つのルールの推論和をとる。そして最後に最終推論結
果を示すメンバシップ関数の重心をとるデファジフィケ
ーシッンを行なう。

この詳細を第２図について説明する。今、「検出圧力が
設定圧力よりも低く、圧力微分係数がぼりゼロ」という
事実があるとして、この事実がルール■の前件部にどの
程度合致するかを考える。

まず、第２図のルール■の第２図（Ａ）に示すように、
圧力差（設定圧カー検出圧力）のメンバシップ関数と、
圧力検出信号の確定値入力（シングルトン）とが一致す
る部分（交点）を求め、これをソフトマツチングのグレ
ードとし、次に第２図（Ｂ）に示すように、圧力微分係
数のメンバシップ関数と、圧力検出信号の確定値入力と
が一致する部分（交点）を求め、これをソフトマツチン
グのグレードとする。

その後、第２図（Ａ）と第２図（Ｂ）のグレードを比較
し、小さい方を上記事実がルール■に合致する（マツチ
ングする）度合い（グレード）とする。

第２図（Ａ）、第２図（Ｂ）では、それぞれのグレード
を点線で示して両者の比較が出来るようにしている。

次に、第２図のルール■の第２図（Ｃ）に示すように、
上述した前件部のソフトマツチングのグレードに応じて
、ルール■の後件部である「周波数を中ぐらい増加」を
採用する。

つまり、合致する度合いで後件部をαカット（頭を削る
）し、（Ｃ）　の斜線部のみ採用する。これが事実とル
ール■とから得られた推論結果である。

ルール■〜■についてもそれぞれ同様にして前件部のソ
フトマツチングのグレードを定め、それぞれのグレード
によってそれぞれの後件部のメンバシップ関数をαカッ
トして推論結果を得る。

その後、各推論結果の論理和をとることによって、第２
図（Ｄ）に示すように、各推論結果を合成するとともに
、同図（Ｅ）に示すように、デファジフィケーシッン、
すなわち重心を求め、この重心の値を出力周波数に関す
る確定値として、ファジィ制御部１２から出力するもの
である。

ここで出力された確定値は周波数制御部１３に入力され
、現在の周波数変化時間の変更を行なうとともに、イン
バータ５へ入力され、上述のように、圧縮機１の回転数
を制御することになる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、冷凍サイクルの低圧
側における冷媒圧力を検出するとともに、検出圧力と設
定圧力との差および検出圧力の微分係数に応じてファジ
ィ推論を行なうようにしているため、所定の設定圧力に
迅速に到達でき、消費電力の低減を図ることができる他
、冷却負荷の変動に対する追従性など動特性の改善をも
図ることができ、被冷却物の鮮度の保持に顕著な効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す概略構成図、第２図
はこの発明のソフトマツチングとデファジフィケーショ
ンを説明するための説明図、第３図はメンバシップ関数
を示す関数説明図、第４図は従来の冷凍装置を示す概略
構成図である。 １・・・圧縮機、２・・・凝縮機、３・・・膨張弁、４
・・・蒸発器、５・・・インバータ、７・・・圧力検出
部、１０・・・圧力比較部、１１・・・微分係数演算部
、１２・・・ファジィ制御部、１３・・・周波数制御部
。 なお、図中同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 可変周波数のインバータと、このインバータの出力によ
   り駆動される圧縮機と凝縮器と膨張弁および蒸発器が閉
   ループに接続されることによって構成された冷凍サイク
   ルと、この冷凍サイクルの低圧側における冷媒圧力を検
   出して圧力検出信号を発生する圧力検出部と、上記圧力
   検出信号と所定の設定圧力に対応する基準値とを比較し
   てこの両者の差に応じた信号を発生する圧力比較部と、
   上記圧力検出信号を受けて上記低圧側の冷媒圧力の微分
   係数を演算し、この演算結果に応じた信号を発生する微
   分係数演算部と、上記圧力比較部および上記微分係数演
   算部からの信号に基づいてファジィ推論を行ない確定値
   を出力するファジィ制御部と、上記ファジィ制御部から
   出力される確定値によって上記インバータの出力周波数
   変化時間を制御する周波数制御部とを備えた冷凍装置。