JPH04187970A - 冷蔵庫の急冷制御装置 - Google Patents

冷蔵庫の急冷制御装置

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JPH04187970A
JPH04187970A JP31909190A JP31909190A JPH04187970A JP H04187970 A JPH04187970 A JP H04187970A JP 31909190 A JP31909190 A JP 31909190A JP 31909190 A JP31909190 A JP 31909190A JP H04187970 A JPH04187970 A JP H04187970A
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rapid cooling
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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 本発明は食品などを短時間で適温まで冷やすために経験
則を基にした急冷制御装置の制御ルールと、それを構成
するファジィ変数のメンバーシップ関数とによって最適
な急冷ファンとダンパーと圧縮機との操作量を推論して
、その結果を出力するようにした冷蔵庫の急冷制御装置
に関するものである。
従来の技術 冷蔵庫(冷凍冷蔵庫も含む)は食品などの貯蔵を基本機
能とするものであるが、近年では更に付加機能を持たせ
たものが現われ始めた。その付加機能の一つが急速冷蔵
(以下急冷と省略する)である。この急冷機能は必要に
応じて食品を適温になるまで冷やすもので例えば「急な
お客さんでビールを大王急冷やしたい」や「サラダを早
く冷やして食事したい」などの時に利用でき、また生鮮
食料品などの新鮮さをそのままスピード保存ができるな
どの利点が有る。
従来の冷蔵庫の急冷制御装置では、例えば特開昭63−
118584号公報に示されるような方法がある。ここ
では急冷指令(たとえばスイッチオンなど)によって急
冷を開始すると、あらかじめ設定された時間の間、常に
ダンパーを開放にし、ファンで急冷室に冷気を送り続け
るものであった。
しかしこのように急冷動作を時間にのみ依存して制御す
る方法では、過冷却が生じるために例えばビール瓶が破
裂したり、他の食品では凍結して品質が劣化するなどの
問題が有った。この過冷却を解決するためには、例えば
特開昭63−189760号公報に示されるような方法
がある。即ち急冷状態においてはダンパーを用いて急冷
室を通常より低い温度に設定し、なおかつファンを用い
て内部の冷気を強制循環させ食品を冷却すると共に、そ
の食品の表面温度を非接触(例えば赤外線センサー)で
測定し、その表面温度がある一定温度に冷えると、急冷
動作を停止させるものであった。
発明が解決しようとする課題 しかしこのような構成では、急冷中は常に一定の冷却能
力で冷却しているため、例えば目標とする表面温度で急
冷動作を中止したとしてもその余韻で更に冷却が進み目
標とする温度より低い温度となってしまう(一般に言う
オーバーシュートの状態となる)。しかも急冷終了後は
一般の温度制御しかしないために、−度低下した温度は
なかなかもとの温度には戻らない。この場合、ビール瓶
がM、裂するなどの最悪状態は避けられるが、やはり過
冷却を生じ、なおかつその低温収態がしばらく統、くた
めに、食品が凍結するなどして品質が劣化する恐れが十
分にある。また食品としては最適な温度より低くなって
いるためにその食品の持つ風味や味を損ねることとなる
。これを防止するには例えば、目標とする表面温度を高
めに設定するなどが考えられるが、この場合は逆に冷却
不足が生じ、表面のみ冷えて中身が冷えていないために
同じくその食品の持つ風味や味を損ねることとなるとい
う課題を有していた。
本発明は上記課題に鑑み、食品が凍結するなどして品質
が劣化したり、食品の持つ風味や味を損ねることが無く
、しかも短時間で目標温度に到達できる冷蔵庫の急冷制
御装置を提供することを目的とする。
S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蔵庫の急冷制御装
置は、冷蔵庫の一部に設けられた急冷室と、前記急冷室
に風を送るための急冷ファンと、前記急冷室に低温の空
気を送るためのダンパーと、前記急冷室に入れられた食
品などの温度を検出する食品温度検出手段と、前記食品
温度検出手段の出力の変化量を出力する微分手段と、前
記食品温度検出手段の出力と前記微分手段の出力の情報
に対し、前記急冷ファンと前記ダンパーと前記圧縮機と
の操作量を求めるための経験則に基づく制御ルールを記
憶するメモリ装置と、前記食品温度検出手段の出力と前
記微分手段の出力の情報と前記メモリ装置から取り出さ
れた制御ルールに基づいて、ファジィ論理演算を行ない
前記急冷ファンと前記ダンパーと圧縮機との操作量を演
算するファジィ推論手段と、前記ファジィ推論手段の出
力により、前記急冷ファンを制御する急冷ファン制御手
段と、前記ダンパーを制御するダンパー制御手段と、圧
縮機の回転数を制御する回転数制御手段とを備えたこと
を特徴としている。
作用 本発明は上記構成により、食品温度検出手段によって検
知された食品温度とその変化量に対する急冷ファンとダ
ンパーと圧縮機の操作量を、経験則から求めた制御ルー
ルに基づいて演算しているので、急冷している食品の状
態、例えば急冷し始めた頃や急冷終了直前の場合などで
その時に応じた最適な冷却を急冷ファンとダンパーと圧
縮機で行なうため常に最適な冷却能力で食品を冷却する
ことができ、過冷却や冷却不足を防ぐことができる。ま
た、圧縮機の回転数を制御することにより、蒸発器から
の冷却空気温度を制御できるため、非常に短時間で食品
の冷却が可能となる。
実施例 以下本発明の一実施例の冷蔵庫の急冷制御装置について
図面を参照しながら説明する。
まず本発明の概略構成について第2図を用いて説明する
。第2図は本発明の冷蔵庫の断面図である。第2図にお
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。
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とその背後に庫内ファン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1
5.16が形成されている。17は圧縮機である。18
は冷蔵室9の下部に設けた急冷室である。急冷室18は
壁19で冷蔵室9と仕切られており、その開口部にはド
ア20が配設されている。また急冷室18の背面には蒸
発器13からの冷気を急冷室18に導入するための通風
路21が形成されている。
このように構成された冷蔵庫において、その急冷装置の
構成について第1図を用いて更に詳しく説明する。第1
図は本発明の冷蔵庫の急冷制御装置のブロック図である
。第1図において、22は通風路21からの冷気を導入
または遮断するためのダンパーである。23は急冷室1
8内に冷気を導入するための急冷ファンである。ここで
言う冷気には、通風路21とダンパー22とを介して供
給される第1の冷気と、壁19の天面接部に設けた通風
孔24を介して供給される第2の冷気とがあり、第1の
冷気は前記圧縮機17の回転数により温度が変化する冷
気であり、第2の冷気は5℃程度の冷気である。25は
食品26の表面温度を検出するための食品温度センサー
である。27は食品温度センサー25の出力から食品2
6の表面温度Tを検出する食品温度検出手段である。2
8は食品温度検出手段27の8カを微分し食品26の表
面温度の変化量ΔT(即ちΔT=T (t+Δt)−T
(t))を演算する微分手段である。また29はマイク
ロプロセッサで、ファジィ推論手段30と制御ルールを
記憶するメモリ装置31とから構成されてる。32は、
ファジィ推論手段30で得た操作量の指示に従って、急
冷ファン 23の能力(即ち回転数)を制御する急冷フ
ァン制御手段である。33は、ファジィ推論手段30で
得た操作量の指示に従って、ダンパー22の開閉制御を
するダンパー制御手段である。84は、ファジィ推論手
段30で得た操作量の指示に従って、圧縮機17の能力
(即ち回転数)を制御する回転数制御手段である。
以上のように構成された冷蔵庫の急冷制御装置について
以下第1図〜第5図を用いてその動作を説明する。
食品温度検出手段27では食品温度センサー25の出力
から食品26の表面温度Tを検出し、さらに微分手段2
8で食品温度検出手段27の出力を微分し食品26の表
面温度の変化量ΔT(即ちΔT=T (t+Δt)−T
(t)、ここでtは時間を、Δtは時間変化を表わす、
)を演算する。
以上のように演算された表面温度T及び表面温度の変化
量6丁はファジィ推論手段30に入力される。メモリ装
置31はファジィ推論手段30で実行されるファジィ推
論に必要な制御ルールを格納している。急冷ファン23
の操作量である能力(即ち回転数)と、ダンパー22の
操作量である開閉度合いと、圧縮機17の操作量である
能力(即ち回転数)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。
本実施例で採用した制御ルールは次のような9ルールで
ある0例えば ルールR1:もし温度が高く、温度変化量が正大であれ
ば、急冷ファンを非常に強め かつダンパーを開け かつ圧縮機の回転数を非常に大きく せよ ルールR2:もし温度が低く、温度変化量が正大であれ
ば、急冷ファンを弱め かつダンパーを閉じ かつ圧縮機の回転数を標準にせよ 等である。前記言語ルールは、発明者が数多くの実験デ
ータから得た経験則から求めた、急速に冷却したい食品
にIjI!Jな急冷ファン、ダンパー及び圧縮機の制御
に対する制御ルールであり、これを温度と温度変化量の
関係で表に示すと表1、表2、表3の通りになる。表1
、表2、表3はおのおの実施例に使用する急冷ファン、
ダンパー、圧縮機に対する制御ルールの関係を示してい
る。
(以下余白) 表1 表2 表3 表1、表22表3は横方向に温度Tを強度によって3段
階(LT=低温、MT=適温、HT=高温)に分け、縦
方向に温度変化量△Tの強度によって3段階(NB=負
大、20=ゼロ、PB=正大)に分けて配置し、上記区
分された温度T、温度変化lへTとのおのおの交わった
位置にはその温度T1温度変化量Δ丁の強度に対する最
適な急冷ファンの能力を表1に設定し、ダンパーの開度
な表2に設定し、圧縮機の回転数を表3に設定している
ここで表1においては急冷ファンの能力を強度に応じて
5段階(VS=非常に強、S=強、M=中、W:弱、V
W=非常に弱)に分けており、表2においてはダンパー
の開度を強度に応じて3段階(C=閉、H二半開、0=
開)に分けており、表3においては圧縮機の回転数を8
段階(N=標準、F=大、VF=非常に大)に分けてい
る。即ち前記制御ルールRi (i=1.2、・・・9
)は表1、表2、表3における升目(Ri)で示されて
いる。本発明の発明者は表1、表2、表8にしたがって
急冷ファンの能力、ダンパーの開度、圧縮機の回転数を
制御した時、最適な急冷制御が実現できることを実験的
に確認している。
また前記言語ルールは第1図のメモリ装置31の内に記
憶する場合に下記のようなルール則で記憶されている0
本発明で使用した制御ルール数は9個である。
ルールR1:lF  T  is  HT  and△
T  is  PB  THEN F=VS  and  D=Oand  C=VFルー
ルR2:lF  T  is  LT  and△T 
  js   PB   THENF=W     a
nd   D=Cand   C=Nつぎにファジィ推
論手段30では予めメモリ装置31に記憶されている前
記制御ルールを取り出してファジィ推論によって急冷フ
ァン23の操作量である能力、ダンパー22の操作量で
ある開度及び圧縮機17の操作量である回転数を算出し
、急冷ファン制御手段32、ダンパー制御手段38、回
転数制御手段34に出力する。急冷ファン制御手J!!
1132は決められた操作量に応じて急冷ファン23の
能力を制御し、ダンパー制御手段33は決められた操作
量に応じてダンパー22の開度を制御し、回転数制御手
段84は決められた操作量に応じて圧縮機17の回転数
を制御する。
前記制御ルールR1、ルールR2・・・ルールR9のル
ールは温度T、温度変化量△Tに対する急冷ファン23
の能力、ダンパー22の開度、圧縮機17の回転数を段
階的に決めているので、きめ細かな制御を行なう場合に
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急
冷ファン23の能力、ダンパー22の開度、圧縮機17
の回転数を推定する必要がある。そのため、本実施例で
は前記度合いを算出するのにファジィ変数のメンバーシ
ップ関数を利用している。
第3図(a)は温度Tに対するファジィ変数LT%MT
、HTのメンバーシップ関数μLT(T)、μMT(T
)、μHT(T)を示したものであり、第3図(b)は
温度変化量△Tに対するファジィ変数PB、20%NB
のメンバーシップ関数μPB(△T)、μZO(△T)
、μNB(△T)を示したものである。
ファジィ推論手段30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9と第3図(a)、
(b)のメンバーシップ間数とを用いてファジィ論理演
算を行なって操作量の演算を行なう。推論形式としては
合成法にmaxmin法、−点化法に高さ法を用いた。
以下第4図をもとに推論の手順を説明する。第4図は推
論手順を示す流れ図である。5TEPIでは食品温度検
圧手段 27、微分手段28で温度Toと温度変化量△
Toを算出する。5TEP2でファジィ推論手段30に
よって温度Toと温度変化量へTOに対するファジィ変
数のメンバーシップ関数を用いて、前記温度Toと温度
変化量△Toにおけるメンバーシップ値の算出を行なう
。5TEP3で、得られたメンバーシップ値が前記9個
の各ルールの前件部をどの程度の度合いかを合成法で算
出する(第4図においては温度に対するファジィ変数を
A、温度変化量に対するファジィ変数をBで示している
)。
ルールR1: h 1”μHT (To )ハuPB (△To)=M
INIμHT(To)。
μPB(△To)l −(1) ルール2: h2=μL’r(To )八aPB(△To)=MIN
lμLT(To)。
μPB(△To)l−−(2) (1)式は、前記Toが前記温度Tに対する領域HTに
入り、かつ前記ΔToが前記温度変化量へTに対する領
域PBに入るという命題は、ToがHTに入る割合と△
ToがPBに入る割合のうち小さい値としての割合で成
立すること、故にルール1の場合の前件部はhlの割合
で成立することを表わしている。同様に(2)式である
ルール2の場合、前件部はh2の割合で成立することを
表わしている。5TEP4で制御ルールの実行部のメン
バーシップ間数によって、温度 Toと温度変化量△T
における急冷ファンとダンパーと圧縮機との操作量を下
記のようにして求める。急冷ファンの操作量Foとダン
パーの操作量Doと圧縮機の操作量COとを求めるため
には、結論部での定数はhl、h2・・・h9による加
重平均として与えられるから Fo=(VSXhl+WXh2+・・xh9)/(hl
+h2+・・・・+h9) Do=(OXhl+CXh2+・H・xh9)/(hl
+h2+・・・・十h9) Co=(VFXhl+NXh2+−−Xh9 )/(h
l+h2+・・・・十h9) の−点化法の1つである高さ法により急冷ファンの操作
量Fo、ダンパーの操作量Do、圧縮機の操作量COが
もとまり急冷ファン制御手段82とダンパー制御手段8
3と回転数制御手段34に出力される。
次に本実施例を適応した時の急冷動作の一例について第
5図を用いて説明する。第5区は本実施例の急冷動作の
一例を示すタイミングチャートである。第5図(a)は
急冷ファン23、第5図(b)はダンパー22、第5図
(C)は圧縮機17、第5図(d)は食品26の表面温
度のおのおのの時間に対する変化を示しており、実線は
本実施例の場合であり、破線は従来例の場合を示してい
る。従来の急冷制御においては食品表面温度が目標温度
(この場合は5℃)に達するまで(イ点)急冷ファン2
3をオン、ダンパーを開けているので、急冷停止後も表
面温度はその余韻で下がり続は目標温度以下にオーバー
シュートする(四点)。
その後温度は徐々に回復し、しばらく時間がかかった後
、目標温度に達する(ハ点)。本実施例の急冷制御の場
合、初期の表面温度が高い場合(二点)は急冷ファン2
3を非常に強くし、ダンパー22を開放にし、圧縮機1
7の回転数を非常に大きくする事により従来と比べて急
速に食品を冷やすことができる。あとは食品の表面温度
と表面温度の変化量で最適な急冷ファン28、ダンパー
22、圧縮機17の制御を行なうことにより(ホ点)、
従来より早く目MA温度に到達すると共に(へ点)、温
度のオーバーシュートも少なく抑えられることとなる(
ト点)。また万が一食品表面温度が冷え過ぎた場合にお
いても表1、表2に示すようにダンパー22を閉めたま
ま、急冷ファン23を制御するので、通風孔24より冷
蔵室の冷気(5℃程度)を取り込むことができるので過
冷却が生じてもいち早く目標温度に到達させることがで
きることどなる。
従ってこの実施例では制御パラメータとして食品26の
表面温度、及び表面温度の変化量を使用しているため急
速に冷却したい食品に対してきめ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、急冷制御装置に対して最適な急冷ファン23の
能力、ダンパー22の開度、圧縮機17の回転数で制御
ができる。
そのため常に最適な冷却能力で食品を冷却できるので、
いち早く目標とする温度に到達でき葛と共に、過冷却や
冷却不足を防ぐことができ、食品の品質の劣化を防ぐこ
とができる。また通風孔24を設けることにより、万が
一過冷却をしてしまった場合や、温度の低い食品が入れ
られた場合においても冷蔵室の冷気を循環させることが
できるため、過冷却に対してもいち早く目標温度に達す
ることができる。また食品26の表面温度を検出して自
動的に制御を行なうので、急冷のスイッチ等を設ける必
要がなく自動的に急冷運転を行なうので、人為的なミス
による急冷不足(スイッチの入れ忘れ、重量設定ミスな
ど)などが発生することはなく、なおかつコストダウン
にもつながることとなる。
尚、実施例では食品温度を検出するために、赤外線セン
サーを用いたが、これに限定するものではなく例えば急
冷室の雰囲気温度や冷気の戻りダクトの温度など食品の
表面温度と相関のとれる情報を用いてもよい。
発明の効果 以上のように本発明の冷蔵庫の急冷制御装置は、冷蔵庫
の一部に設けられた急冷室と、前記急冷室に風を送るた
めの急冷ファンと、前記急冷室に低温の空気を送るため
のダンパーと、前記急冷室に入れられた食品などの温度
を検出する食品温度検出手段と、前記食品温度検出手段
の出力の変化量を出力する微分手段と、前記食品温度検
出手段の出力と前記微分手段の出力の情報に対し、前記
急冷ファンと前記ダンパーと圧縮機との操作量を求める
ための経験則に基づく制御ルールを記憶するメモリ装置
と、前記食品温度検出手段の出力と前記微分手段の出力
の情報と前記メモリ装置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前記急冷ファンと
前記ダンパーと前記圧縮機との操作量を演算するファジ
ィ推論手段と、前記ファジィ推論手段の出力により、前
記急冷ファンを制御する急冷ファン制御手段と、前記ダ
ンパーを制御するダンパー制御手段と、圧縮機の回転数
を制御する回転数制御手段とを備えることにより、食品
温度検出手段によって検知された食品温度とその変化量
に対する急冷ファンとダンパーと圧縮機の操作量を、経
験則から求めた制御ルールに基づいて演算し、急冷して
いる食品の状態、例えば急冷し始めた頃や急冷終了直前
の場合などでその時に応じた最適な冷却を急冷ファンと
ダンパーと圧縮機で行なうため、常に最適な冷却能力で
食品を冷却することができるので、過冷却や冷却不足を
防ぐことができると共に、非常に短時間で食品の冷却が
可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の冷蔵庫の急冷制御装置のブ
ロック図、第2図は本発明の一実施例の冷蔵庫の断面図
、第3図(a)は温度Tに対するファジィ変数LT、M
T、HTのメンバーシップ関数を示した特性図、第3図
(b)は温度変化量△Tに対するファジィ変数PB、Z
OSNBのメンバーシップ関数を示した特性図、第4図
は推論手順を示す流れ図、第5図は本実施例の急冷動作
の一例を示すタイミングチャートであり、第5図(a)
は急冷ファンを示すタイミングチャー上*キイ、第5図
(b)はダンパーを示すタイミングチャートキ#紮、第
5図(C)は圧縮機を示すタイミングチャートキ書キ、
第5図(d)は食品表面温度のタイミングチャートであ
る。 18・・・・・・急冷室、22・・・・・・ダンパー、
23・・・・・急冷ファン、27・・・・・・食品温度
検出手段、28・・・・・微分手段、30・・・・・・
ファジィ推論手段、31・・・・・メモリ装置、32・
・・・・・急冷ファン制御手段、33・・・・・・ダン
パー制御手段、34・・・・・・回転数制御手段。 代理人の氏名 弁理士 小鍜治 明 ほか2名17− 
 圧a徽 lθ −−一 急冷室 2? −−一 夕゛ンノマー 23−−−ぞ冷7アン 25−−一 載j度倹土手段 Ml  図 /8−一一合冷室 第2図 / 第3図 メンバーシップ関数 メ〉バーシップ関係 −r           o          t
t温漫麦化学 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 冷蔵庫の一部に設けられた急冷室と、前記急冷室に風を
    送るための急冷ファンと、前記急冷室に低温の空気を送
    るためのダンパーと、前記急冷室に入れられた食品など
    の温度を検出する食品温度検出手段と、前記食品温度検
    出手段の出力の変化量を出力する微分手段と、前記食品
    温度検出手段の出力と前記微分手段の出力の情報に対し
    、前記急冷ファンと前記ダンパーと圧縮機との操作量を
    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
    リ装置と、前記食品温度検出手段の出力と前記微分手段
    の出力の情報と前記メモリ装置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前記急冷フ
    ァンと前記ダンパーと前記圧縮機との操作量を演算する
    ファジィ推論手段と、前記ファジィ推論手段の出力によ
    り、前記急冷ファンを制御する急冷ファン制御手段と、
    前記ダンパーを制御するダンパー制御手段と、前記圧縮
    機の回転数を制御する回転数制御手段とを備えることを
    特徴とする冷蔵庫の急冷制御装置。
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