JPH1038436A - 回転羽根の速度制御による冷蔵庫の温度制御方法及び装置 - Google Patents

回転羽根の速度制御による冷蔵庫の温度制御方法及び装置

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JPH1038436A
JPH1038436A JP9113256A JP11325697A JPH1038436A JP H1038436 A JPH1038436 A JP H1038436A JP 9113256 A JP9113256 A JP 9113256A JP 11325697 A JP11325697 A JP 11325697A JP H1038436 A JPH1038436 A JP H1038436A
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temperature
refrigerator
voltage
equilibrium
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Hae-Jin Park
海辰 朴
Yun-Seok Kang
閏碩 姜
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転羽根の速度制御による冷蔵庫の温度制御
方法及び温度制御装置を提供する。 【解決手段】 冷蔵室内の温度の平衡を保つに必要な最
適の回転羽根２０の回転速度に該当する平衡速度を推論
するファジイモデルを構成し、冷蔵室内の所定個所の温
度変化の測定値に応じてファジイモデルによるファジイ
推論をして平衡速度を算出し、平衡速度に応じて回転羽
根の回転速度を制御するものである。これにより、少数
の温度センサー１１，１２のみで冷蔵室の各部の温度値
を正確に推論し、推論された位置により回転羽根２０の
回転速度を調節することにより距離に応じて冷気を配し
冷蔵室内の温度が特定部にのみ偏中されることなく均一
に保たれる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はファジイ推論と神経
回路網による学習により冷蔵室内の回転羽根からの距離
に応じる冷気分配をして冷蔵庫内の温度を均一に制御す
る回転羽根の速度制御による冷蔵庫の温度制御方法及び
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】冷蔵庫、特に大型冷蔵庫では冷蔵室内に
収容される食べ物等の負荷が冷蔵室内の各部位に応じて
別に投入されることにより冷蔵室内の温度分布を均一に
保つことが難しくなる。従って、冷蔵庫の大型化傾向に
応じて冷蔵庫内の温度を均一に保つ方法が多く研究され
ている。このような冷蔵室内の温度調節方法として、冷
蔵室内の背面に回転羽根を取付けて回転させ、冷気の吐
出を調節し、温度の高い方に冷気を吐出させることによ
り均一な温度分布を保つ方法がある。回転羽根は回転時
停止角位置に応じて冷気を吐出す方向を決めたり、回転
し続けて送風ファンのように冷気を一定した速度で吐出
させる役割をする。
【０００３】ところが、このような回転羽根を有する冷
蔵庫では、回転羽根の回転による送風力は常に固定され
ているため冷気の吐出される部位の距離に応じる分配が
制御できない短所がある。即ち、回転羽根から遠く離れ
た冷蔵室の前面部に冷気を吐出そうとする場合には回転
羽根を高速に回転させ冷気の吐出速度を強くする必要が
あり、回転羽根から近距離の冷蔵室の背面部に冷気を吐
出そうとする場合には回転羽根を低速に回転させたり停
止させ冷気の吐出速度を弱くする必要があるが、従来の
回転羽根は回転速度が常に固定されているためこれが制
御できなかった。
【０００４】また、回転羽根の吐出速度を調節して冷気
の吐出速度を調節するための前提条件として、冷蔵室内
の各部位、特に回転羽根からの距離に応じる各部位の温
度が正確に測定されるべきであるが、通常の冷蔵庫にお
いては冷蔵室の上部及び下部にそれぞれ１つずつ唯２つ
の温度センサーのみを有しているため冷蔵室内の各部位
の温度が正確に測れない。この場合、各部位の温度をフ
ァジイ推論によりある程度正確に推論しても冷蔵庫の量
産時生じる製品別の誤差を補正する機能は有していない
ため推論の正確性に限界がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は少数のセンサ
ーのみで冷蔵室の各部の温度値を正確に推論し、推論さ
れた位置に応じて回転羽根の回転速度を調節することに
より距離による冷気の分配を通して冷蔵室内の温度を特
定部位に偏らず均一に保てる冷蔵庫の温度制御方法及び
装置を提供するにその目的がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明による冷蔵庫の温度制御方法は、回転羽根の回転
速度に応じて冷蔵室内への冷気吐出速度を調節して回転
羽根からの距離により冷気を配する冷蔵庫の温度制御方
法において、冷蔵室内の複数の部位の中最も温度の高い
部位を推論するファジイモデルを構成する段階と、冷蔵
室内の所定個所の温度の変化を測る段階と、前記温度変
化の測定値に応じて前記ファジイモデルによるファジイ
推論をして推論された位置に前記回転羽根が回転すべき
最適の平衡速度を算出する段階と、前記平衡速度に応じ
て前記回転羽根の回転速度を制御する段階とを含むこと
を特徴とする。
【０００７】本発明において、前記ファジイモデルを構
成する段階は、冷蔵室内の温度センサーが示す温度変化
値による、前記回転羽根からの距離の異なる複数の位置
の温度変化率の測定値データを備えるサブ段階と、前記
測定値データを基準としてファジイ分割をするサブ段階
と、前記ファジイ分割された領域の各分割構造の中最適
の構造を選定するサブ段階と、前記最適の構造を基準と
して前記最も温度の高い部位を推論する線形式を算出す
るサブ段階とを含むことによりＴＳＫ−ファジイモデル
のファジイ推論により冷蔵室内の温度を正確に推論しう
る。
【０００８】また、前記回転羽根の回転速度を制御する
段階は、前記回転羽根の最大駆動速度に該当する実効値
を有する交流電圧を発生させるサブ段階と、前記平衡速
度に該当する実効値を有する平衡電圧を算出するサブ段
階と、前記交流電圧の波形を所定区間カットして前記平
衡電圧を生成させるサブ段階と、前記平衡電圧を前記回
転羽根を駆動する駆動モーターに供給するサブ段階とを
含むことにより、駆動モーターに供給される最大電圧を
必要量だけ切取った電圧を供給して駆動モーターの速度
を容易に可変しうる。
【０００９】この際、前記交流電圧をカットする段階
は、前記交流電圧の波形の瞬時値が零となる時点を検知
するサブ段階と、前記平衡電圧を生成させるため前記波
形をカットすべき、前記零となる時点からの遅延時間を
算出するサブ段階と、前記瞬時値が零となる時点から前
記遅延時間の間の前記波形をカットするサブ段階とを含
むことにより、電圧の零交叉（Zero Crossing）点を探
し、それから遅延時間に関した函数で切取る量を決める
方式によりハードウェア上での具現が容易になる。
【００１０】このような温度制御方法に、前記回転羽根
の実際回転速度を検知する段階と、前記実際回転速度と
前記平衡速度との誤差を算出する段階と、前記誤差を反
映した値を前記平衡速度として前記回転羽根の回転速度
を制御する段階とをさらに含ませることにより、制御目
標となる平衡速度と実際の回転羽根の回転速度とに差が
ある場合、これを補正してさらに正確な制御が可能とな
る。
【００１１】また、前記のような目的を達成するため本
発明による温度制御装置は、回転羽根の回転速度に応じ
て冷蔵室内への冷気吐出速度を調節して回転羽根からの
距離により冷気を配する冷蔵庫の温度制御装置におい
て、冷蔵室内の所定個所の温度の変化を測る測定手段
と、前記測定部の測定値に応じてファジイ推論をし、冷
蔵室内の温度の平衡を保つに必要な最適の回転羽根の回
転速度に該当する平衡速度を推論するファジイ推論手段
と、前記平衡速度に応じて前記回転羽根の回転速度を制
御する制御手段とを含むことを特徴とする。
【００１２】本発明において、前記制御手段は、前記回
転羽根の最大駆動速度に該当する実効値を有する交流電
圧を発生させる電源発生手段と、前記交流電圧を所定区
間カットして前記平衡速度に該当する実効値を有する平
衡電圧を生成する平衡電圧発生手段と、前記平衡電圧に
応じて前記回転羽根を駆動する駆動モーターとを具備
し、前記平衡電圧発生手段は、前記交流電圧の波形の瞬
時値が零となる時点を検知する零電圧検知手段と、前記
平衡電圧を生成させるため前記波形をカットすべき、前
記零となる時点からの遅延時間を算出する遅延時間算出
手段と、前記瞬時値が零となる時点から前記遅延時間が
経過した遅延時点までの前記波形をカットする波形切取
手段とを具備し、前記波形切取手段は、前記電源発生部
と直列に連結されたトライアックと、前記遅延時点で前
記トライアックのゲート端子にトリガー信号を印加する
トリガー手段とを具備することが望ましい。
【００１３】また、前記回転羽根の実際回転速度を検知
する実際速度検知手段及び前記実際回転速度と前記平衡
速度との誤差を算出する速度誤差算出手段をさらに具備
し、前記制御手段は、前記誤差を反映した値を前記平衡
速度として前記回転羽根の回転速度を制御することが望
ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明を詳し
く説明する。図１は冷蔵庫において、ドアを取外した冷
蔵室内部の斜視図である。冷蔵庫の冷蔵室１０は通常的
に冷蔵庫の下部に設けられている。冷蔵室１０は上下に
区画されており、最下部は野菜室１で使用される。通常
的に、最上部２（一般的に新鮮室等と呼ばれる）を除
け、上段は３／４Ｈ（５）、中段は１／２Ｈ（６）、下
段は１／３Ｈ（７）と呼ばれ、以下の説明ではこの名称
を使用する。冷蔵室１０内には２つの温度センサー１
１、２２が取付けられているが、３／４Ｈ（５）の左側
にはＳ１センサー１１が取付けられて主に冷蔵室内の左
上部の温度を測り、１／３Ｈ（７）の右側にはＳ２セン
サー１２が取付けられて主に冷蔵室内の右下部の温度を
測る。冷蔵室１０内の背面には冷気吐出部１５があり、
冷気吐出部１５からの冷気吐出は回転羽根２０（図２参
照）により調節される。
【００１５】図２は回転羽根の拡大斜視図である。回転
羽根２０は上下方向に３段に分けられて上側羽根２１と
中間羽根２２及び下側羽根２３よりなり、各羽根は３／
４Ｈ（５）、１／２Ｈ（６）、１／３Ｈ（７）の高さに
位置している。各羽根２１、２２、２３は回転軸２５を
中心に一体に回転するようになっている。各羽根２１、
２２、２３の指向方向は相異なり、各羽根間の捻じられ
た角度は６０°ずつの差を成している。冷蔵室１０内に
おいて回転羽根２０の背面には蒸発器（図示せず）が取
付けられている。冷蔵庫の蒸発器（図示せず）から冷蔵
室１０の各段５、６、７に吐出される冷気は回転羽根２
０の回転速度によりその吐出速度が調節される。
【００１６】回転羽根２０は特定方向に止まった状態で
冷気を送風することにより温度が高くなった特定部位に
集中的に冷気を吐出したり、冷蔵庫の冷蔵作動時、回転
し続けることにより冷蔵室１０の冷気吐出方向が均一に
散布されるようにする。回転羽根２０の回転速度が速い
と回転羽根２０から遠く離れている冷蔵室１０の前面部
に向けて冷気が吐出され、回転羽根の回転速度が遅いと
回転羽根から近い冷蔵室１０の背面部に冷気が吐出され
る。
【００１７】図３は回転羽根の回転速度に応じて冷蔵室
内で回転羽根からの離隔距離による冷気の分配を示した
ダイアグラムであって、冷蔵室の横断面による領域を示
したものであり、図４は距離による冷気の分配を果たす
ため回転羽根の回転すべき速度を示したものである。
【００１８】ＰRは回転羽根から近い冷蔵室の背面領域
を意味し、ＰFは回転羽根から遠い冷蔵室の前面領域を
意味し、ＰMは中間領域を意味する。図４において、低
速ＶLに回転羽根が回転する際は主にＰR領域に冷気が分
配され、高速ＶHに回転羽根が回転する際は主にＰF領域
に冷気が分配されることになる。回転羽根の回転速度は
不連続的な値を有するように制御されることでなく、温
度の最も高いと推論された所に冷気が至れる速度で回転
するように制御されるので、実際には最低回転速度と最
高回転速度間に連続的な値を有する速度で制御すること
になる。
【００１９】本発明においては、冷蔵室内の各部位の温
度を推論し、推論された温度データを基準に学習して最
高温と判別された部位に向けて冷気を吐出すことによ
り、冷蔵室内部が常に均一な冷気分布を有させることを
目的とし、このための方法の具現は大きく３つの段階に
分けられている。
【００２０】第１段階は、ファジイ推論により２つの温
度センサーＳ１、Ｓ２のみで冷蔵室１０内の複数の部
位、特に回転羽根２０からの距離の異なる複数の部位の
温度を正確に推論する段階である。ここにはＴＳＫ（Ta
kagi-Sugeno-Kang）ファジイモデルによるファジイ推論
を使用する。
【００２１】第２段階は、ファジイ推論された温度に該
当する推論位置を神経回路網により補正してさらに正確
な位置を算出する段階である。即ち２つの温度センサー
Ｓ１、Ｓ２により感知された値を入力ノードとし、冷蔵
室内の最高温の位置（以下、温度平衡化位置と称する）
を出力ノードとする神経回路網を構成し、推論位置と比
較して学習させることにより温度平衡化位置をさらに正
確に算出する。
【００２２】第３段階は、算出された温度平衡化位置に
達するための最適の速度で冷気の吐出できるように回転
羽根２０の回転速度を制御する段階である。回転羽根２
０を駆動する駆動モーターに印加される電圧の波形を必
要分だけ切取って電圧の実効値を減少させることにより
回転羽根の回転速度を減少させ制御する。
【００２３】以下、各段階を詳述する。まず、第１ファ
ジイ推論段階として、ＴＳＫファジイ（Takagi-Sugeno-
Kangファジイ）による推論段階である。この段階を説明
するため、まずＴＳＫファジイの推論過程を一般的な例
を挙げて説明する。ファジイ推論のためには多数個の各
変数に対した多数個のデータが必要である。このような
データの一例を下記の表１に示した。
【００２４】
【表１】
【００２５】表１において、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３は入力変
数であり、Ｙは出力変数である。この例において入力変
数は３つであり、出力変数は１つとなる。表１のような
入力変数と出力変数との数値関係は測定値に求められた
ものである。このような多数の測定値を用いて入力変数
と出力変数との線形関係を数式で表現しようとすること
がＴＳＫファジイの究極的な目標である。従って、求め
ようとする入出力関係を表現する究極的な線形式は次の
式のように表現され、このような式をファジイ推論の結
論部と称する。
【００２６】
【数１】
【００２７】表１で例示されたようにそれぞれの入力変
数の変化による出力値は各入力変数が全体出力に寄与す
る程度に応じて異なり、その異なる程度（出力値の異な
る程度）は各入力変数Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４に掛けら
れる係数ａ1，ａ2，ａ3，ａ4により表現される。ここ
で、各入力変数等は次のように表現される。
【００２８】Ｘ１＝Ｓ２（ｋ）−Ｓ１（ｋ） Ｘ２＝Ｓ２（ｋ−１）−Ｓ１（ｋ−１） Ｘ３＝Ｓ２（ｋ−２）−Ｓ１（ｋ−２） ここで、Ｓ２（ｋ）及びＳ１（ｋ）は各々現在の温度測
定値、Ｓ２（ｋ−１）及びＳ１（ｋ−１）は１分前の温
度測定値、Ｓ２（ｋ−２）及びＳ１（ｋ−２）は２分前
の温度測定値であって、２つの温度センサーＳ１、Ｓ２
により測定された。
【００２９】以下、各ステージ別に説明する。 〔ステージ１〕まず表１のデータを用いて入出力関係を
示す線形式を求める。ここには数値解析に使用する最小
二乗法等が一般的に使用され、誤差率による変数減少法
を用いて寄与度の低い変数は最小限に減少させる。これ
により求められた式は次のようである。
【００３０】
【数２】
【００３１】この式の形態は数式１と同様であるが、求
めようとする最終式でなくファジイ推論のためのファジ
イモデルを構成するための基礎となる式である。この式
を基礎として寄与度の最大の変数を中心にデータの領域
を分割して各変数の寄与度を最も適切に表現した最適の
線形式を求める。数式２においてＸ４は変数減少法によ
るアルゴリズムにより除去された。
【００３２】この式に対し、非線形システムの入出力関
係を入力変数の多項式でモデル化する方法として一般的
に使用される不偏性規範を適用する。不偏性規範値ＵＣ
を求めるため全体データをグループＡとグループＢに分
けて次の式に代入する。
【００３３】
【数３】
【００３４】ここで、ｎAはグループＡのデータ個数、
ｎBはグループＢのデータ個数であり、ｙi AAはグループ
Ａにより求められたファジイモデルによるグループＡの
出力の推定値、ｙi ABはグループＢにより求められたフ
ァジイモデルによるグループＡの出力の推定値、ｙi BB
はグループＢにより求められたファジイモデルによるグ
ループＢの出力の推定値、ｙi BAはグループＡにより求
められたファジイモデルによるグループＢの出力の推定
値、第１項はグループＡの入力データに対してグループ
ＡとグループＢによる出力の推定値の差、第２項はグル
ープＢの入力データに対してグループＡとグループＢに
よる出力の推定値の差である。このように求められた不
偏性規範値をＵ．Ｃ（１）と称する。表１のデータに対
して求められた不偏性規範値は次のようである。
【００３５】
【数４】
【００３６】〔ステージ２〕２つのプラント法則となる
ファジイモデルを設定する。ここでファジイモデルのｉ
ｆ−ｔｈｅｎルールのｉｆ部分に該当する前提部の構造
が設定される。構造設定においては変数の選択とファジ
イ分割を同時に考慮する。
【００３７】まず、前提部の変数としてＸ１、Ｘ２、Ｘ
３、Ｘ４の何れかのみを有する構造を考え、空間（デー
タ領域）を２つに分割する。従って前提部の構造として
は４つが考えられる。
【００３８】例えば、最初の構造は、 Ｌ１：ｉｆ Ｘ１＝ＳＭＡＬＬ, ｔｈｅｎ Ｙ11＝−
０．５３６＋０．４５１Ｘ１＋０．７７１Ｘ２＋０．１
２８Ｘ３ Ｌ２：ｉｆ Ｘ１＝ＢＩＧ， ｔｈｅｎ Ｙ12＝０．１
４１＋１．０５５Ｘ１−０．０４１Ｘ２＋０．９８１Ｘ
３ という２つのプラント法則となるファジイモデルを有す
る。また、2番目の構造は、 Ｌ１：ｉｆ Ｘ２＝ＳＭＡＬＬ， ｔｈｅｎ Ｙ11＝−
１．６５６＋０．４２９Ｘ１＋０．８４８Ｘ２＋０．６
９Ｘ３ Ｌ２：ｉｆ Ｘ２＝ＢＩＧ， ｔｈｅｎ Ｙ12＝−０．
００６＋１．３３６Ｘ１−０．１８９Ｘ２＋０．７６８
Ｘ３ の２つの２つのプラント法則となるファジイモデルを有
する。
【００３９】これら前提部の構造に対して前提部パラメ
ータを設定し、この結果に基づき結論部の構造とパラメ
ータを設定する。Ｕ．Ｃ値を計算すれば次のようであ
る。
【００４０】Ｕ．Ｃ（２−１）＝５．４ Ｕ．Ｃ（２−２）＝３．５ Ｕ．Ｃ（２−３）＝３．３ Ｕ．Ｃ（２−４）＝４．６ ここで、括弧内の最初数字はファジイ２分割を意味し、
２番目の数字は変数のインデックスと同じ数字であっ
て、例えばＵ．Ｃ（２−４）はＸ４を中心にファジイ２
分割をした際の不偏性規範を意味する（以下同様であ
る）。
【００４１】前記値を比較すればＵ．Ｃ（２−３）の値
が最も小さいのでＸ３を中心にファジイモデルを構成す
る。このように選択され構成されたファジイモデルは次
のようである。
【００４２】
【数５】
【００４３】〔ステージ３〕ステージ２の前提部に変数
Ｘ３が含まれるのでこれを中心にファジイ３分割をす
る。ファジイ３分割に追加される変数はステージ２から
Ｕ.Ｃ値の小さく出た値が優先となる。従って、ここで
はＸ３を中心にファジイ３分割をする。
【００４４】前提部の可能な構造は図５（Ａ）〜５
（Ｃ）のように分割された領域として３種類がある。こ
の中、３番目のものを例示すると、 Ｌ１：ｉｆ Ｘ３＝ＳＭＡＬＬ， ｔｈｅｎ Ｙ＝−
０．536＋０．４５１Ｘ１＋０．７７１Ｘ２＋０．１２
８Ｘ３ Ｌ２：ｉｆ Ｘ３＝ＭＥＤＩＵＭ， ｔｈｅｎ Ｙ＝
０．５１２＋０．９８９Ｘ１＋１．２４１Ｘ２＋０．２
１２Ｘ３ Ｌ３：ｉｆ Ｘ３＝ＢＩＧ， ｔｈｅｎ Ｙ＝０．１４
１＋１．０５１Ｘ１−０．０４１Ｘ２＋０．１０５Ｘ３ のように分割したものである。
【００４５】これら３つの構造に対して結論部のパラメ
ータ及び構造設定をしてＵ．Ｃ値を求めると最初の構造
のＵ．Ｃ値が最も小さい構造であって次のようである。
【００４６】
【数６】
【００４７】これをステージ３のファジイモデル分割構
造とする。
【００４８】〔ステージ４〕このようなファジイ分割と
各分割構造に対した不偏性規範を求める段階を繰返す。
これはＵ．Ｃ値の最小値に至るまで行う。それ以上小さ
な値がなければ、その時の構造を最適の構造として結論
部の式を求める。このように求められた結論部の式は各
変数の寄与度を最適に反映していると見られる。
【００４９】以下、このような過程により本発明におけ
るif-thenルールの結論部を求めて線形式を作る過程を
詳述する。図１のＳ１センサー及びＳ２センサーの測定
値を用いて冷蔵庫内の温度分布を推定するためのファジ
イモデルを求めるためには、まず冷蔵室内部を上下位置
及び回転羽根からの距離に応じて他の多様な部分の温度
変化に関したデータが必要である。
【００５０】図６に冷蔵室内部の温度を測るため選定し
た各地点が示されている。冷蔵室内の各段（３／４Ｈ、
１／２Ｈ、１／３Ｈ）の平面を３×３の９点に示す。従
って、測る地点の数は２７箇所となる。この２７個の点
をｔ１からｔ２７までに名づける。まず、２つの温度セ
ンサーＳ１、Ｓ２が示す温度の差を求めて時間の変化に
よる２７点の温度差の変化を表で示す。このような方法
による表は表１と類似した形式となる。このように構成
した表は本発明におけるファジイ推論のためのファジイ
モデルを構成するため温度センサーＳ１、Ｓ２が示す温
度差の変化値に対した２７点の温度変化率を示す。
【００５１】ここで、入力変数Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３は時間
変化による前記２７点（ｔ１乃至ｔ２）の温度差で示
す。 Ｘ１＝Ｓ２（ｋ）−Ｓ１（ｋ） Ｘ２＝Ｓ２（ｋ−１）−Ｓ１（ｋ−１） Ｘ３＝Ｓ２（ｋ−２）−Ｓ１（ｋ−２） である。ここで、Ｓ１（ｋ）は現在Ｓ１センサーの測定
値、Ｓ１（ｋ−１）は１分前のＳ１センサーの測定値、
Ｓ１（ｋ−２）は２分前のＳ１センサーの測定値であ
る。Ｓ２も同様である。よって、Ｘ１は現在２つの温度
センサーの温度測定値の差、Ｘ２は１分前の２つの温度
センサーの温度測定値の差、２分前の２つの温度センサ
ーの温度測定値の差を示す。
【００５２】出力変数は前記Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３変数に対
して前記２７点（ｔ１乃至ｔ２）の中最高温部位とな
る。よって、これらデータは２つの温度センサーＳ１、
Ｓ２の測定値の示す温度差と、この温度差の時間的変化
による各２７点の温度差変化の傾向に関したデータを有
している。
【００５３】このような表を用いて前述したようなＴＳ
Ｋファジイ理論を適用する。即ち、各変数に対したファ
ジイ２分割を行いその中から最もＵ．Ｃ値の小さいファ
ジイ構造を選定した。選定されたファジイ構造に対して
結論のパラメータ等を求め、これにより求めようとする
最終線形式を構成する。
【００５４】説明の便宜上求められた最終ファジイ構造
が次のようであると仮定する（実験データに応じて最終
的に選択されたファジイ構造は変われ、ここで選択され
た構造とそれによる結果の数値は最終数式を示すため仮
設した値である）。
【００５５】
【数７】
【００５６】ここで、最適の構造はファジイ４分割で求
められたと仮定され、Ｙ１乃至Ｙ４はこの４分割した構
造の各領域での線形式である。前記ファジイモデルから
出力Ｙ’を計算すると、 ｇ１＝−（｜Ｘ１＋６｜−｜Ｘ１−８｜）／１４ ｇ２＝（｜Ｘ１−１８｜−｜Ｘ１−２９｜）／１１ Ｗ１［１］＝０．５（１＋ｇ１） Ｗ１［２］＝０．５（−ｇ１−ｇ２） Ｗ１［３］＝０．５（１＋ｇ２） Ｗ２［１］＝０．５（１−｜Ｘ２−２｜−｜Ｘ２−１６
｜）／１４ Ｗ２［２］＝１−Ｗ２［１］ の場合、 Ｙ’＝Ｗ１［１］Ｙ１＋Ｗ１［２］Ｗ２［１］Ｙ２＋Ｗ
１［２］Ｗ２［１］Ｙ３＋Ｗ１［３］Ｙ４ である。ここで、ｇ１及びｇ２は前記ファジイモデルの
分割パターンの中、最初と２回目の分割パターンのメン
バーシップ関数であり、Ｗが示すのは、ＴＳＫファジイ
の一般理論の数式により各領域が全体数式に寄与する程
度を補償して加えられるファジイ推論の加重値である。
最終出力Ｙ’は最適の温度平衡のため冷気が吐出される
べき回転羽根の回転速度は図４のようなグラフを基準と
してマイクロプロセッサーにより計算される。
【００５７】以下、第２段階として、神経回路網により
学習して最適の温度の平衡のため冷気を吐出すべき平衡
位置を求める段階を説明する。実際製品から求められる
情報であるＳ１センサーとＳ２センサーの過去及び現在
の値、過去の回転羽根の回転速度等から次のサンプリン
グ周期間の回転羽根の回転速度を求める。この神経回路
網の入力ノードは４つであって次のようである。
【００５８】 ａ１：Ｖ（ｋ）（１つのサンプリング時間の回転羽根の
回転速度） ａ２：Ｘ１ ａ３：Ｘ２ ａ４：Ｘ３ ここで、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３はファジイ推論に使用した変
数と同一である。
【００５９】出力ノードは１つであって、次のようであ
る。 Ｙ：ファジイ推論による推論位置が神経回路網により補
正され算出された平衡位置
【００６０】このような構成により神経回路網を構成し
たのが図７である。この図面におけるＷ１及びＷ２は入
力層と中間層及び中間層と出力層との間の加重値であ
り、Ｂ１及びＢ２は中間層及び出力層に適用されるバイ
アスである。Ｂ１とＢ２は学習の正確度を高めるため外
部から加えられる常数入力値であって、通常‘１’の値
が加えられる。
【００６１】この際、中間層は１層で構成し、そのノー
ドの数は２０個にした。これにより構成された最終神経
回路網は図８に示されたようである。このような入力ノ
ードと出力ノードとを有する神経回路網に前述した最初
の段階で求めたスーパバイザ用ＴＳＫファジイモデルの
出力値を用いて逆伝播法により神経回路網を学習させ
る。学習の基準となる入力側の基準データは前述したよ
うにａ１乃至ａ４の実際測定値であり、出力側の基準デ
ータはＹ値とＹ’値との差であって、ファジイ推論によ
る推論された回転速度と比較して学習の程度を反映す
る。
【００６２】図８において入力ノードと出力ノードとの
関係は神経回路網における一般的な式により次のようで
ある。
【００６３】
【数８】
【００６４】中間ノードと出力ノードとの関係は次のよ
うである。
【００６５】
【数９】
【００６６】以下、第３段階であって、推論された最適
の回転速度で回転羽根を制御する段階である。図９は本
発明による温度制御装置の制御ブロック図である。冷蔵
庫の全体的な制御はマイクロプロセッサー３１により行
われる。温度センサーにははＳ１センサー１１とＳ２セ
ンサーがあって、冷蔵室内の温度を検知してファジイ推
論に必要な温度変化のデータを提供する。回転羽根位置
センサー３７は回転羽根２０の位置変化による実際回転
羽根の回転速度を検知し、正確な回転速度の制御ができ
るようにデータを提供し、これに対しては後述する。Ｆ
ファン３３とＲファン３４は各々冷凍室の送風ファンと
冷蔵室の送風ファンである。マイクロプロセッサー３１
はこの送風ファン３３、３４とコンプレッサー３２を制
御して冷蔵庫全体の作動を調節することになる。零電圧
検知器３８については後述する。
【００６７】図１０は本発明による回転羽根の速度制御
方法を具現するための速度制御装置の回路図であって、
駆動モーター４１と、駆動モーター４１に印加される交
流電源電圧を発生させるＡＣ電源４７と、ＡＣ電源４７
からの電圧をマイクロプロセッサー３１が認知しうる小
信号に変換させる変圧器４９及び波形切取部４０で構成
されている。
【００６８】マイクロプロセッサー３１はファジイ推論
部と神経回路網部を有しているため温度センサーＳ１、
Ｓ２からの感知された温度に応じて平衡速度を算出し、
これによる速度制御を行う。
【００６９】ＡＣ電源４７は回転羽根２０を回転するに
必要な電源を供給する。ＡＣ電源４７が供給する電圧は
回転羽根２０を回転するに最大の回転速度を発生させる
電圧であって、図１１のようなサイン波形を有し、この
電圧を波形切取部で所定区間カットすることにより実際
に駆動モーター４１に印加される電圧の実効値を調節し
て回転羽根の回転速度を調節する。この過程は次のよう
である。
【００７０】ＡＣ電源４７からの電圧は変圧器４９を経
てマイクロプロセッサー３１が認知しうる電圧大きさに
変換される。即ち変圧器４９の出力電圧は数ボルトほど
の大きさを有する。この電圧はブリッジ回路４６により
全波整流されトランジスター増幅器４８を経てマイクロ
プロセッサー３１に印加される。マイクロプロセッサー
３１はこの全波整流された電圧の波形から零電圧となる
時点を検知する。従って、マイクロプロセッサー３１は
前述した零電圧検知器３８の役割をすることになる。マ
イクロプロセッサー３１内のファジイ推論部は各温度セ
ンサーからの温度測定値によりファジイ推論した前記最
終式により冷蔵室内の温度平衡のため回転羽根を回転さ
せるための冷蔵室内の最高温度の位置を出力し、マイク
ロプロセッサー３１はこの出力された位置に冷気を吐出
す平衡速度を発生させるため駆動モーター４１に印加す
べき電圧の実効値を計算する。
【００７１】図１１はＡＣ電圧の波形を示したものであ
る。計算された実効値を有する電圧を発生させるため図
１１の波形を所定区間カットする過程は波形切取部４０
で行われる。波形切取部４０は光トライアック（TRIA
C）４３とトライアック４５よりなる。トライアック４
５はＡＣ電源４７及び駆動モーター４１と直列に連結さ
れており、光トライアック４３からの出力をゲート信号
に入力される。光トライアック４３はマイクロプロセッ
サー３１からのトリガー信号によりトライアック４５か
らのゲート信号を発生させる。
【００７２】マイクロプロセッサー３１は検知された零
電圧時点から波形を切取る区間を決めてその区間だけ遅
延された時間後に光トライアック４３にトリガー信号を
提供する。図１２には零電圧検知部で零電圧を検知して
出力する波形を示しており、図１３は図１２の波形から
所定区間α遅延された時間にマイクロプロセッサー３１
から発生されるトリガー信号を示している。従って、ト
ライアック４５に印加されたＡＣ電圧は図１４のように
零電圧からα区間ほど切取られこれにより駆動モーター
４１に供給される電圧の実効値も小さくなり回転羽根の
回転速度が落ちる。
【００７３】マイクロプロセッサー３１により計算され
た平衡速度の小さい回転速度の場合、切取区間αはさら
に大きくなり、平衡速度の大きい場合には切取区間αは
小さくなり駆動モーター４１の回転速度が大きくなる。
このような方式により回転羽根の回転速度の調節が行わ
れる。
【００７４】回転羽根位置センサー３７は実際に回転羽
根が回する際、毎時の回転羽根の各位置を出力してマイ
クロプロセッサー３１に送信する。マイクロプロセッサ
ー３１は回転羽根の位置変化を検知して回転羽根が実際
に回転する速度を計算し、これを平衡速度と比較する。
実際回転速度と平衡速度とが同一である場合には平衡速
度なりの制御を行い、相異なる場合にはその偏差を平衡
速度に反映する。
【００７５】即ち、実際回転速度が所望する平衡速度よ
り速い場合にはαをさらに大きくして電源電圧の実効値
を小さくすることにより実際回転速度を落とすように制
御し、実際回転速度が所望の平衡速度より遅い場合には
αを減少させ電源電圧の実効値をさらに大きくすること
により実際回転速度を大きくする。このようなフィード
バック過程により平衡速度へのより正確な制御が行われ
る。
【００７６】
【発明の効果】前記のような冷蔵庫の温度制御方法及び
装置は、ファジイモデルを用いて少数の温度センサーの
みで冷蔵室の各部の温度値を正確に推論し、推論された
位置により回転羽根の回転速度を調節することにより距
離に応じて冷気を配し冷蔵室内の温度が特定部にのみ偏
中されることなく均一に保たれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 冷蔵室の内部斜視図である。
【図２】 回転羽根の拡大斜視図である。
【図３】 回転羽根の回転速度により冷蔵室内で回転羽
根から離れた距離に応じる冷気分配を示したダイアグラ
ムである。
【図４】 冷気分配位置（距離）による回転羽根の回転
速度を示したグラフである。
【図５】 表１のデータをファジイ３分割した場合の各
分割構造を示したグラフである。
【図６】 冷蔵室内部の温度を測るため選定した各地点
を示した冷蔵室内の各段の概略的斜視図である。
【図７】 本発明による神経回路網の概略的構造図であ
る。
【図８】 図７の細部的な神経回路網である。
【図９】 本発明による温度制御装置の制御ブロック図
である。
【図１０】 本発明による回転羽根の回転速度制御方法
を具現するための回転速度制御装置の回路図である。
【図１１】 ＡＣ電源電圧の波形を示したグラフであ
る。
【図１２】 零電圧検知部で零電圧を検知して出力する
波形を示すグラフである。
【図１３】 図１２の波形と比べて所定時間α遅延され
た後、マイクロプロセッサーから発生されるトリガー信
号を示したグラフである。
【図１４】 所定時間α切取られたＡＣ波形であって、
駆動モーターに印加されるＡＣ電源電圧の波形を示すグ
ラフである。
【符号の説明】
１０ 冷蔵室 １１，２２ 温度センサー １５ 冷気吐出部 ２０ 回転羽根 ２１ 上側羽根 ２２ 中間羽根 ２３ 下側羽根 ２５ 回転軸 ３１ マイクロプロセッサー ３７ 回転羽根位置センサー

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回転羽根の回転速度に応じて冷蔵室内へ
    の冷気吐出速度を調節して回転羽根からの距離により冷
    気を配する冷蔵庫の温度制御方法において、 （ａ） 冷蔵室内の複数の部位の中最も温度の高い部位
    を推論するファジイモデルを構成する段階と、 （ｂ） 冷蔵室内の所定個所の温度の変化を測る段階
    と、 （ｃ） 前記温度変化の測定値に応じて前記ファジイモ
    デルによるファジイ推論をして推論された位置に前記回
    転羽根が回転すべき最適の平衡速度を算出する段階と、 （ｄ） 前記平衡速度に応じて前記回転羽根の回転速度
    を制御する段階とを含むことを特徴とする冷蔵庫の温度
    制御方法。
  2. 【請求項２】 前記（ａ）段階は、 前記回転羽根からの距離に応じて冷蔵室内の温度センサ
    ーが示す温度変化値の測定値データを備えるサブ段階
    と、 前記測定値データを基準としてファジイ分割をするサブ
    段階と、 前記ファジイ分割された領域の各分割構造の中最適の構
    造を選定するサブ段階と、 前記最適の構造を基準として前記最も温度の高い部位を
    推論する線形式を算出するサブ段階とを含むことを特徴
    とする請求項１に記載の含むことを特徴とする冷蔵庫の
    温度制御方法。
  3. 【請求項３】 前記（ｄ）段階は、 （ｄ−１） 前記回転羽根の最大回転速度に該当する実
    効値を有する交流電圧を発生させるサブ段階と、 （ｄ−２） 前記平衡速度に該当する実効値を有する平
    衡電圧を算出するサブ段階と、 （ｄ−３） 前記交流電圧の波形を所定区間カットして
    前記平衡電圧を生成させるサブ段階と、 （ｄ−４） 前記平衡電圧を前記回転羽根を駆動する駆
    動モーターに供給するサブ段階とを含むことを特徴とす
    る請求項１または２に記載の冷蔵庫の温度制御方法。
  4. 【請求項４】 前記（ｄ−３）段階は、（ｄ−３−１）
    前記交流電圧の波形の瞬時値が零となる時点を検知す
    るサブ段階と、（ｄ−３−２） 前記平衡電圧を生成さ
    せるため前記波形をカットすべき、前記零となる時点か
    らの遅延時間を算出するサブ段階と、（ｄ−３−３）
    前記瞬時値が零となる時点から前記遅延時間の間の前記
    波形をカットするサブ段階とを含むことを特徴とする請
    求項３に記載の冷蔵庫の温度制御方法。
  5. 【請求項５】 （ａ’） 前記回転羽根の実際回転速度
    を検知する段階と、 （ｂ’） 前記実際回転速度と前記平衡速度との誤差を
    算出する段階と、 （ｃ’） 前記誤差を反映した値を前記平衡速度として
    前記回転羽根の実際回転速度を制御する段階とをさらに
    含むことを特徴とする請求項４に記載の冷蔵庫の温度制
    御方法。
  6. 【請求項６】 回転羽根の回転速度に応じて冷蔵室内へ
    の冷気吐出速度を調節して回転羽根からの距離により冷
    気を配する冷蔵庫の温度制御装置において、 冷蔵室内の所定個所の温度の変化を測る測定手段と、 前記測定部の測定値に応じてファジイ推論をし、冷蔵室
    内の温度の平衡を保つに必要な最適の回転羽根の回転速
    度に該当する平衡速度を推論するファジイ推論手段と、 前記平衡速度に応じて前記回転羽根の回転速度を制御す
    る制御手段とを具備してなることを特徴とする冷蔵庫の
    温度制御装置。
  7. 【請求項７】 前記制御手段は、前記回転羽根の最大回
    転速度に該当する実効値を有する交流電圧を提供する電
    源と、 前記交流電圧を所定区間カットして前記平衡速度に該当
    する実効値を有する平衡電圧を生成する平衡電圧発生手
    段と、 前記平衡電圧に応じて前記回転羽根を駆動する駆動モー
    ターとを具備してなることを特徴とする請求項６に記載
    の冷蔵庫の温度制御装置。
  8. 【請求項８】 前記平衡電圧発生手段は、 前記交流電圧の波形の瞬時値が零となる時点を検知する
    零電圧検知手段と、 前記平衡電圧を生成させるため前記波形をカットすべ
    き、前記零となる時点からの遅延時間を算出する遅延時
    間算出手段と、 前記瞬時値が零となる時点から前記遅延時間が経過した
    遅延時点までの前記波形をカットする波形切取手段とを
    具備してなることを特徴とする請求項７に記載の冷蔵庫
    の温度制御装置。
  9. 【請求項９】 前記波形切取手段は、 前記電源と直列に連結されたトライアックと、 前記遅延時点で前記トライアックのゲート端子にトリガ
    ー信号を印加するトリガー手段とを具備してなることを
    特徴とする請求項８に記載の冷蔵庫の温度制御装置。
  10. 【請求項１０】 前記回転羽根の実際回転速度を検知す
    る実際速度検知手段及び前記実際回転速度と前記平衡速
    度との誤差を算出する速度誤差算出手段をさらに具備
    し、 前記制御手段は、前記誤差を反映した値を前記平衡速度
    として前記回転羽根の回転速度を制御することを特徴と
    する請求項６乃至９の何れかに記載の冷蔵庫の温度制御
    装置。
JP9113256A 1996-04-29 1997-04-30 回転羽根の速度制御による冷蔵庫の温度制御方法及び装置 Pending JPH1038436A (ja)

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