JPH11311457A - コンプレッサの運転制御装置 - Google Patents

コンプレッサの運転制御装置

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JPH11311457A
JPH11311457A JP11905898A JP11905898A JPH11311457A JP H11311457 A JPH11311457 A JP H11311457A JP 11905898 A JP11905898 A JP 11905898A JP 11905898 A JP11905898 A JP 11905898A JP H11311457 A JPH11311457 A JP H11311457A
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JP
Japan
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compressor
refrigerant
motor
comp motor
output signal
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JP11905898A
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Jun Yamashita
潤 山下
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンプレッサが潤滑油不足に陥ることを防止
する。 【解決手段】 コンプレッサ10はコンプモータの回転
力によりピストンを往復動させるレシプロ型のものであ
り、給油機構を内蔵している。この給油機構はコンプモ
ータを駆動源とする遠心ポンプからなるものであり、コ
ンプレッサ10内の潤滑油を遠心力により汲み上げ、コ
ンプモータの軸受部等に給油する。この場合、潤滑油に
多量の冷媒が溶け込んでいる低温時には、コンプモータ
が起動時に低周波数「30Hz」で1時間運転される。
このため、コンプレッサ10から冷媒と共に吐出される
潤滑油量が少なくなるので、コンプレッサ10が潤滑油
不足に陥ることが防止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンプモータをイ
ンバータ制御するコンプレッサの運転制御装置に関す
る。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】例えば冷蔵庫の冷凍サ
イクルにはレシプロ型のコンプレッサを使用した構成の
ものがある。この構成の場合、冷蔵庫の設置温度が低い
と、炭酸ガスが清涼飲料水に溶け込むように、コンプレ
ッサ内の潤滑油に気化状態の冷媒が多量に溶け込む。し
かしながら、従来では、コンプモータを50Hzあるい
は60Hzの高周波数で定速運転していたため、コンプ
レッサから冷媒と共に潤滑油が吐出され、コンプモータ
が潤滑油不足で機械的にロックしたり、摺動面相互間が
直接的に接触して異音が生じる虞れがあった。
【0003】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、機械的なロックおよび異音の発生を
防止できるコンプレッサの運転制御装置を提供すること
にある。
【0004】
【課題を解決するための手段】請求項1記載のコンプレ
ッサの運転制御装置は、コンプモータを駆動源とするコ
ンプレッサと、前記コンプモータをインバータ制御する
制御手段と、前記コンプレッサの設置温度に応じた電気
信号を出力する設置温検出手段とを備え、前記制御手段
が、前記設置温検出手段からの出力信号に基づいて前記
コンプレッサの設置温度が基準値以下であることを検出
すると、前記コンプモータを起動時に低周波数で運転す
るところに特徴を有している。
【0005】請求項2記載のコンプレッサの運転制御装
置は、コンプモータを駆動源とするコンプレッサと、前
記コンプモータをインバータ制御する制御手段と、前記
コンプレッサ内の潤滑油中に溶け込んでいる冷媒量に応
じた電気信号を出力する冷媒量検出手段とを備え、前記
制御手段が、前記冷媒量検出手段からの出力信号に基づ
いて冷媒の溶け込み量が基準値以上であることを検出す
ると、前記コンプモータを起動時に低周波数で運転する
ところに特徴を有している。
【0006】請求項1および2記載の手段によれば、コ
ンプレッサ内の潤滑油に多量の冷媒が溶け込んでいると
きには、コンプモータが起動時に低周波数で運転され
る。このため、コンプレッサから冷媒と共に吐出される
潤滑油量が少なくなるので、コンプレッサが潤滑油不足
で機械的にロックしたり、摺動面相互間が直接的に接触
して異音が生じることが防止される。
【0007】請求項3記載のコンプレッサの運転制御装
置は、制御手段が、冷媒量検出手段からの出力信号に基
づいて冷媒の溶け込み量が別の基準値以下に下がったこ
とを検出すると、コンプモータを冷媒量検出手段とは別
の検出手段からの出力信号に基づいて制御するところに
特徴を有している。請求項3記載の手段によれば、冷媒
の溶け込み量が潤滑油の過剰吐出に支障ない程度まで下
がった時点でコンプモータの運転周波数を高めることが
できるので、低周波数での運転時間が不用意に長くなる
ことが防止される。
【0008】請求項4記載のコンプレッサの運転制御装
置は、制御手段が、コンプモータを起動時に低周波数で
運転するにあたって、周波数を設置温検出手段あるいは
冷媒量検出手段とは別の検出手段からの出力信号に基づ
く値まで段階的に変えるところに特徴を有している。請
求項4記載の手段によれば、コンプモータの運転周波数
が段階的に変化するので、コンプレッサの運転音の耳障
りな変化が少なくなる。
【0009】請求項5記載のコンプレッサの運転制御装
置は、コンプレッサがコンプレッサから冷蔵室用冷却器
および冷凍室用冷却器に冷媒を流すRF冷媒流路,コン
プレッサから冷凍室用冷却器に冷媒を流すF冷媒流路を
選択的に開放する構成の冷凍サイクルに用いられている
ところに特徴を有している。請求項5記載の手段によれ
ば、冷蔵室用冷却器に冷媒を選択的に流すことができ
る。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1実施例を図1
ないし図3に基づいて説明する。まず、図3において、
冷蔵庫本体1は前面が開口する矩形箱状をなすものであ
り、プラスチック製の内箱2と鋼板製の外箱3との間に
ウレタンフォーム等の発泡性断熱材4を現場発泡方式で
充填することから形成されている。
【0011】内箱2内には断熱仕切板5が配設されてい
る。この断熱仕切板5はプラスチック製のケース内に発
泡スチロール等を収納してなるものであり、内箱2内に
は、断熱仕切板5の上方に位置して冷蔵室6が形成さ
れ、断熱仕切板5の下方に位置して冷凍室7が形成され
ている。また、冷蔵室6内には仕切板8が配設されてい
る。この仕切板8は薄肉なプラスチックからなるもので
あり、冷蔵室6内には、断熱仕切5と仕切板8との間に
位置して野菜室9が形成されている。
【0012】冷蔵庫本体1内の後部には、下端に位置し
てレシプロ型のコンプレッサ10が配設されている。こ
のコンプレッサ10は密閉容器内にコンプモータ11,
クランク機構(図示せず),ピストン(図示せず)等を
収納してなるものであり、コンプモータ11の回転軸は
クランク機構を介してピストンに連結されている。この
クランク機構はコンプモータ11の回転力を直線的な往
復運動力に変換してピストンに伝達するものであり、密
閉容器内の冷媒はピストンの往復動により圧縮される。
【0013】コンプレッサ10は給油機構(図示せず)
を内蔵している。この給油機構はコンプモータ11を駆
動源とする遠心ポンプからなるものであり、密閉容器内
の下方に貯溜された潤滑油を遠心力により汲み上げ、コ
ンプモータ11の軸受部,クランク機構の摺動面,ピス
トンの摺動面等に給油する。
【0014】コンプレッサ10の吐出口には、図1の
(a)に示すように、パイプ12aを介してコンデンサ
13が接続されており、コンデンサ13にはパイプ12
bを介してキャピラリーチューブ14が接続され、キャ
ピラリーチューブ14には、パイプ12cを介してエバ
ポレータ15が接続されている。このエバポレータ15
はパイプ12dを介してコンプレッサ10の吸入口に接
続されており、コンプレッサ10から吐出された冷媒は
コンデンサ13,キャピラリーチューブ14,エバポレ
ータ15の経路で循環する。
【0015】冷蔵庫本体1内には、図3に示すように、
冷凍室7および野菜室9の後方に位置して冷気生成室1
6が形成されており、冷気生成室16内にはエバポレー
タ15および冷却ファン17が配設されている。この冷
却ファン17はファンモータ17aの回転軸に送風羽根
17bを連結してなるものであり、ファンモータ17a
の駆動に連動して送風羽根17bが回転すると、冷気生
成室16内の空気がエバポレータ15に吹付けられて冷
風化された後、冷蔵室6内,冷凍室7内,野菜室9内に
送風される。
【0016】コンプモータ11は、ステータコアにU
相,V相,W相のコイル11a(図2参照)を巻装して
なるステータと、ロータコアに永久磁石を固定してなる
ロータとを主体に構成されたものであり(=3相DCブ
ラシレスモータ)、コンプモータ11には図2のインバ
ータ装置18が接続されている。以下、インバータ装置
18について説明する。
【0017】電源線19aおよび19bは商用交流電源
に接続されたものであり、電源線19aおよび19bの
出力側には倍電圧整流回路20が接続されている。この
倍電圧整流回路20は4個のダイオード20aと2個の
平滑コンデンサ20bとから構成されたものであり、電
源線19aおよび19bから与えられる商用交流電源を
倍電圧の直流電源に変換する。
【0018】倍電圧整流回路20の出力側にはインバー
タ主回路21が接続されている。このインバータ主回路
21は6個のパワートランジスタ21aをブリッジ接続
してなるものであり、各パワートランジスタ21aのコ
レクタ端子−エミッタ端子間にはフライホイールダイオ
ード21bが接続され、インバータ主回路21の出力側
にはコンプモータ11の各相のコイル11aが接続され
ている。
【0019】主制御部22はマイクロコンピュータを主
体に構成されたものであり、コンプモータ11の運転周
波数を設定してインバータ制御部23に出力する。この
インバータ制御部23は主制御部22と別のマイクロコ
ンピュータを主体に構成されたものであり、後述の手順
でPWM信号を設定し、ゲートドライブ回路24に出力
する。このゲートドライブ回路24はフォトカプラを主
体に構成されたものであり、インバータ制御部23から
与えられるPWM信号に基づいてゲートドライブ信号を
生成し、パワートランジスタ21aのゲート端子に出力
する。尚、主制御部22は制御手段に相当するものであ
る。
【0020】位置検出回路25は、各相のコイル11a
に誘起される誘起電圧を分圧して検出電圧を生成する分
圧回路(図示せず)と、比較器(図示せず)とを有する
ものであり、比較器は分圧回路からの検出電圧と電源電
圧「E/2」とを比較し、両者のクロス点(誘起電圧の
ゼロクロス点)を検出する。
【0021】インバータ制御部23は、位置検出回路2
5からのゼロクロス点に電気角30°に相当する時間を
加算して回転位置信号を生成し、搬送波発生回路26か
らの三角波信号と、主制御部22からの運転周波数と、
回転位置信号とに基づいてPWM信号を設定する。イン
バータ装置18は以上のように構成されている。
【0022】冷蔵庫本体1には操作パネル(図示せず)
が装着されている。この操作パネルには温度設定キー2
7が装着されており、主制御部22は温度設定キー27
の操作内容に応じて冷蔵室6内の温度Trおよび冷凍室
7内の温度Tfを設定する。また、冷蔵庫本体1には、
サーミスタからなる室温センサ28が装着されている。
この室温センサ28は設置温検出手段に相当するもので
あり、冷蔵庫本体1が設置された部屋内の温度Tに応じ
た電気信号を出力する。
【0023】冷蔵室6内および冷凍室7内には、サーミ
スタからなるR温度センサ29およびF温度センサ30
が配設されている。これらR温度センサ29およびF温
度センサ30は検出手段,庫内温度検出手段に相当する
ものであり、冷蔵室6内および冷凍室7内の温度に応じ
た電気信号を出力する。
【0024】次に上記構成の作用について説明する。
尚、主制御部22のROMおよびインバータ制御部23
のROMには運転制御プログラムが各々記憶されてお
り、主制御部22およびインバータ制御部23は、次の
動作をROMの運転制御プログラムに基づいて実行す
る。主制御部22は、電源が投入されると、室温センサ
28からの出力信号に基づいて冷蔵庫本体1の周囲温度
Tを検出し、予め記憶された基準温度To(例えば20
°C)と比較する。
【0025】主制御部22は、「基準温度To<周囲温
度T」を判別すると、R温度センサ29からの出力信号
およびF温度センサ30からの出力信号に基づいて冷蔵
室6内の温度Tr´および冷凍室7内の温度Tf´を検
出する。そして、冷蔵室6内の検出温度Tr´と設定温
度Trとの差,冷凍室7内の検出温度Tf´と設定温度
Tfとの差に基づいてコンプモータ11の運転周波数を
設定し、インバータ制御部23に出力する。
【0026】インバータ制御部23は、主制御部22か
ら運転周波数が与えられると、搬送波発生回路26から
の三角波信号と、主制御部22からの運転周波数と、位
置検出回路25からの信号とに基づいてPWM信号を設
定し、ゲートドライブ回路24に出力する。すると、ゲ
ートドライブ回路24がPWM信号に基づいてインバー
タ主回路21のパワートランジスタ21aを駆動制御
し、コンプモータ11のロータを主制御部22からの運
転周波数に応じて回転させるので、コンプレッサ10の
ピストンが往復動し、エバポレータ15内に冷媒が流れ
る。
【0027】冷却ファン17のファンモータ17aはモ
ータドライブ回路17cを介してインバータ制御部23
に接続されており、インバータ制御部23は、コンプモ
ータ11を作動させると、モータドライブ回路17cを
通してファンモータ17aに電源を与え、送風羽根17
bを回転させる。すると、冷却ファン17からエバポレ
ータ15を通して冷蔵室6内,冷凍室7内,野菜室9内
に冷気が供給され、冷蔵室6内,冷凍室7内,野菜室9
内が冷却される。
【0028】主制御部22は、「基準温度To≧周囲温
度T」を判別すると、図1の(b)に示すように、コン
プモータ11の運転周波数を「30Hz」に3秒程度で
上昇させ、「30Hz」にホールドする。この運転周波
数「30Hz」は、コンプレッサ10の給油機構が十分
量の潤滑油を汲上げて内部機構に給油できる最低周波数
を実験的に求めた値であり、主制御部22は、電源の投
入から予め記憶された所定時間(例えば1時間)が経過
したことを検出すると、冷蔵室6内の検出温度Tr´と
設定温度Trとの差,冷凍室7内の検出温度Tf´と設
定温度Tfとの差に基づいてコンプモータ11の運転周
波数を設定し、インバータ制御部23に出力する。
【0029】上記実施例によれば、コンプレッサ10内
の潤滑油に多量の冷媒が溶け込んでいる低温時には、十
分量の潤滑油を汲上げて内部機構に給油できる最低周波
数「30Hz」でコンプモータ11を起動した。このた
め、コンプレッサ10から冷媒と共に吐出される潤滑油
量が少なくなるので、コンプレッサ10が潤滑油不足で
機械的にロックしたり、摺動面相互間が直接的に接触し
て異音が生じることが防止される。
【0030】また、コンプモータ11の最低周波数「3
0Hz」での運転を所定時間(例えば1時間)継続し
た。このため、コンプレッサ10が昇温し、コンプモー
タ11の低速運転が終了した時点で溶け込んだ冷媒と潤
滑油とが分離するので、コンプモータ11をR温度セン
サ29およびF温度センサ30からの出力信号に基づい
て運転制御する際に潤滑油が必要以上に吐出されること
が防止される。
【0031】次に本発明の第2実施例について説明す
る。コンプレッサ10の内部には、冷媒量検出手段に相
当する半導体ガスセンサ(図示せず)が収納されてい
る。この半導体ガスセンサは潤滑油中に溶け込んだ冷媒
量に応じた電気信号を出力するものであり、主制御部2
2は、半導体ガスセンサからの出力信号に基づいて潤滑
油の希釈度を演算する。そして、希釈度が予め記憶され
た基準値(例えば50%)以上であると判断すると、コ
ンプモータ11の運転周波数を図1の(b)の形態で制
御する。
【0032】下式は主制御部22のROMに予め記憶さ
れた希釈度の演算式を示すものである。ここで、(潤滑
油に溶け込んだ冷媒量)は、主制御部22が半導体ガス
センサからの出力信号に基づいて演算するものである。
また、(潤滑油量)は主制御部22のROMに予め記憶
されたものである。 希釈度=「(潤滑油に溶け込んだ冷媒量)/(潤滑油に
溶け込んだ冷媒量)+(潤滑油量)」
【0033】上記実施例によれば、コンプレッサ10内
の潤滑油に多量の冷媒が溶け込んでいるときには最低周
波数「30Hz」でコンプモータ11を起動し、最低周
波数「30Hz」での運転を所定時間(例えば1時間)
継続した。このため、コンプレッサ10が潤滑油不足で
機械的にロックしたり、摺動面相互間が直接的に接触し
て異音が生じることが防止される上、運転周波数をR温
度センサ29等からの出力信号に基づいて制御する際に
潤滑油が必要以上に吐出されることが防止される。
【0034】尚、上記第1および第2実施例において
は、コンプモータ11の運転周波数を「30Hz」から
実際の運転周波数(=R温度センサ29等からの出力信
号に基づいて設定される運転周波数)まで所定の傾きで
一気に高めたが、これに限定されるものではなく、例え
ば本発明の第3実施例を示す図4のように、実際の運転
周波数まで30分毎に「5Hz」の割合で段階的に高め
ても良い。この場合、コンプモータ11の運転周波数が
ゆるやかに段階的に上昇するので、コンプレッサ10の
運転音の耳障りな変化が少なくなる。
【0035】次に本発明の第4実施例を図5に基づいて
説明する。主制御部22は、コンプモータ11の運転周
波数を「30Hz」にホールドすると、所定時間(例え
ば1分)毎に半導体ガスセンサからの出力信号を検出
し、検出信号に基づいて希釈度を演算する。そして、希
釈度が20%以下になったことを検出すると、R温度セ
ンサ29およびF温度センサ30からの出力信号に基づ
いてコンプモータ11の運転周波数を設定する。
【0036】上記実施例によれば、希釈度の実測値が2
0%以下になった場合にはR温度センサ29等からの出
力信号に基づいてコンプモータ11の運転周波数を設定
した。このため、冷媒の溶け込み量が潤滑油の過剰吐出
に支障がない程度まで下がった時点でコンプモータ11
の運転周波数が高められるので、最低周波数「30H
z」での運転時間が不用意に長くなることが防止され、
冷蔵室6内,冷凍室7内,野菜室9内が短時間で冷却さ
れる。
【0037】尚、上記第1ないし第4実施例において
は、冷蔵室6用の冷気と冷凍室7用の冷気と野菜室9用
の冷気とを1個のエバポレータ15により生成する構成
の冷蔵庫に本発明を適用したが、これに限定されるもの
ではない。図6は、本発明を別の冷蔵庫に適用した第5
実施例を示している。ここで、Rエバポレータ31は冷
蔵室用冷却器に相当するものであり、冷蔵室6内および
野菜室9内に送風する冷気を生成する。また、Fエバポ
レータ32は冷凍室用冷却器に相当するものであり、冷
凍室7内に送風する冷気を生成する。
【0038】主制御部22は、冷蔵室6内の検出温度T
r´と設定温度Trとの差の絶対値ΔTr,冷凍室7内
の検出温度Tf´と設定温度Tfとの差の絶対値ΔTf
を演算する。そして、「ΔTr≧ΔTf」を判断する
と、切換弁33の所定のポートを開放し、コンプレッサ
10からコンデンサ13,切換弁33,Rキャピラリー
チューブ31a,Rエバポレータ31,Fエバポレータ
32に冷媒を流し、冷蔵室6,野菜室9,冷凍室7内を
冷却する。
【0039】主制御部22は、「ΔTr<ΔTf」を判
断すると、切換弁33の別のポートを開放し、コンプレ
ッサ10からコンデンサ13,Fキャピラリーチューブ
32a,Fエバポレータ32に冷媒を流し、冷凍室7内
を冷却する。従って、冷蔵室6内の温度Tr´に応じて
Rエバポレータ31に冷媒を選択的に流すことができ
る。尚、符号34はコンプレッサ10からRエバポレー
タ31,Fエバポレータ32を経由してコンプレッサ1
0に帰着するRF冷媒流路を示している。また、符号3
5はコンプレッサ10からFエバポレータ32を経由し
てコンプレッサ10に帰着するF冷媒流路を示してい
る。
【0040】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のコンプレッサの運転制御装置は次の効果を奏する。請
求項1および2記載の手段によれば、コンプレッサ内の
潤滑油に多量の冷媒が溶け込んでいるときには、コンプ
モータを低周波数で起動した。このため、コンプレッサ
から冷媒と共に吐出される潤滑油量が少なくなるので、
コンプレッサが潤滑油不足で機械的にロックしたり、摺
動面相互間が直接的に接触して異音が生じることが防止
される。
【0041】請求項3記載の手段によれば、冷媒の溶け
込み量が基準値以下に下がった時点でコンプモータを別
の態様で運転制御したので、低周波数での運転時間が不
用意に長くなることが防止される。請求項4記載の手段
によれば、コンプモータの運転周波数を段階的に変化さ
せたので、コンプレッサの運転音の耳障りな変化が少な
くなる。請求項5記載の手段によれば、RF冷媒流路お
よびF冷媒流路を選択的に開放したので、冷蔵室用冷却
器に冷媒を選択的に流すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す図(aは冷凍サイク
ルを示す図、bはコンプモータの運転周波数の変化を示
す図)
【図2】電気的構成を示す図
【図3】冷蔵庫の全体構成を示す断面図
【図4】本発明の第3実施例を示す図(コンプモータの
運転周波数の変化を示す図)
【図5】本発明の第4実施例を示す図(aはコンプモー
タの運転周波数の変化を示す図、bは潤滑油の希釈度の
変化を示す図)
【図6】本発明の第5実施例を示す図(冷凍サイクルを
示す図)
【符号の説明】
10はコンプレッサ、11はコンプモータ、18はイン
バータ装置、22は主制御部(制御手段)、28は室温
センサ(設置温検出手段)、29はR温度センサ(検出
手段,庫内温度検出手段)、30はF温度センサ(検出
手段,庫内温度検出手段)、31はRエバポレータ(冷
蔵室用冷却器)、32はFエバポレータ(冷凍室用冷却
器)、34はRF冷媒流路、35はF冷媒流路を示す。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コンプモータを駆動源とするコンプレッ
    サと、 前記コンプモータをインバータ制御する制御手段と、 前記コンプレッサの設置温度に応じた電気信号を出力す
    る設置温検出手段とを備え、 前記制御手段は、 前記設置温検出手段からの出力信号に基づいて前記コン
    プレッサの設置温度が基準値以下であることを検出する
    と、前記コンプモータを起動時に低周波数で運転するこ
    とを特徴とするコンプレッサの運転制御装置。
  2. 【請求項2】 コンプモータを駆動源とするコンプレッ
    サと、 前記コンプモータをインバータ制御する制御手段と、 前記コンプレッサ内の潤滑油中に溶け込んでいる冷媒量
    に応じた電気信号を出力する冷媒量検出手段とを備え、 前記制御手段は、 前記冷媒量検出手段からの出力信号に基づいて冷媒の溶
    け込み量が基準値以上であることを検出すると、前記コ
    ンプモータを起動時に低周波数で運転することを特徴と
    するコンプレッサの運転制御装置。
  3. 【請求項3】 制御手段は、 冷媒量検出手段からの出力信号に基づいて冷媒の溶け込
    み量が別の基準値以下に下がったことを検出すると、コ
    ンプモータを冷媒量検出手段とは別の検出手段からの出
    力信号に基づいて制御することを特徴とする請求項2記
    載のコンプレッサの運転制御装置。
  4. 【請求項4】 制御手段は、 コンプモータを起動時に低周波数で運転するにあたっ
    て、周波数を設置温検出手段あるいは冷媒量検出手段と
    は別の検出手段からの出力信号に基づく値まで段階的に
    変えることを特徴とする請求項1または2記載のコンプ
    レッサの運転制御装置。
  5. 【請求項5】 コンプレッサは、 コンプレッサから冷蔵室用冷却器および冷凍室用冷却器
    に冷媒を流すRF冷媒流路,コンプレッサから冷凍室用
    冷却器に冷媒を流すF冷媒流路を選択的に開放する構成
    の冷凍サイクルに用いられていることを特徴とする請求
    項1または2記載のコンプレッサの制御装置。
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