JPS61243268A - 冷蔵庫等の制御装置 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は冷蔵庫等の制御装置に関し特に冷却ユニットの
電動圧縮機の回転数を調節して庫内温度を制御するもの
に関する。

（ロ）従来の技術 従来此種制御装置は例えば特開昭５８−１０１２８１号
公報に示されている。該公報に示された構成はインバー
タ方式にて電動圧縮機のモータの回転数を制御する事に
よって冷却ユニットの冷却能力を増減し、庫内温度が設
定温度より下がれば回転数を下げ、設定温度より高くな
ったら回転数を上げるものである。これによれば、例え
ば設定温度を挾んで上限温度と下限温度を決め、上限温
度で電動圧縮機のモータを起動し、下限温度でモータを
停止せしめる所謂０Ｎ−ＯＦＦ式制御に比してモータの
起動、停止回数が著しく減少せられるのでモータの耐久
性が向上し、且つ消費電力も低く抑えられる。また、庫
内温度の変動幅も小さくなり、食品等の保存性が良くな
る効果が期待できる。

し→　発明が解決しようとする問題点 以上の効果を更に顕著に発揮させるためには、冷気循環
式の冷蔵庫では庫内に冷気を循環する送風機の能力も変
化させる事も考えられる。しかし乍ら例えば特開昭５９
−１９１８６８号公報の如く電動圧縮機の能力の上昇、
下降に略同期して送風機の能力を変化させた場合、低能
力運転時には却って０Ｎ−ＯＦＦ式制御よりも運転効率
が悪化してしまい、消費電力の削減と言う目的に反して
しまう結果となる。

（ロ）問題点を解決するための手段 本発明は斯かる問題点を解決するために、電動圧縮機（
ハ）の回転数を調節して温度制御する冷菫渾等に於いて
、設定温度（Ｔ　ｆｉ　）より高い上限温度（ＴＷ）を
設定し、送風機（至）は定常回転と高速回転とに切換え
制御するようにすると共に、上限温度（Ｔｌｌ）で電動
圧縮機（ハ）の回転数を最大とし、且つ、送風機（至）
を高速回転とするようにしたものである。

（ホ）作用 本発明によれば急激な温度上昇に対しても十分なる冷却
能力を発揮できると共に、上限温度より降下することに
よって送風機は定常運転ＩＵ＄＃’ｌ切換わっているこ
とになるから設定温度を通り過ぎた後の所謂アンダーシ
ュートも小さくなる。

（へ）実施例 本発明は第１図に示す如く、図示しない冷蔵犀の庫内温
度（Ｔ、）を検出する温度検出手段（１）と、使用者が
温度設定手段（２）を操作する事によって温度（Ｔ、）
の不感帯を設定する手段（３）、不感帯の上下に上限温
度（Ｔｍ）を設定する手段（４）及び下限温度（ＴＬ）
を設定する手段（５）と、温度検出手段（１）の出力を
スイッチ（６）を介して入力せられ、その温度情報を記
憶する手段（７）と、手段（１）と（７）の温度出力を
比較して所定の温度変化例えば１℃差が生じたら出力を
発生する温度変化判定手段（８）と、同様に手段（１）
と（７）の温度出力を比較して庫内温度（Ｔ、）が上昇
したか降下したかによって出力を変える能力増減判定手
段（９）と、温度変化判定手段（８）の出力発生時に積
算手段（１２の積算値を読んでその値によって能力変化
量を判定して出力を発生する手段ａυと、各手段（３１
（４１（５１（８１（９）及び（１，１１の出力を入力
して後述する電動圧縮機（ハ）に含まれ、それを駆動す
るモータσｅの回転数を調節する手段αりを制御すると
共に、電動圧縮機（ハ）の最大能力運転を検出する手段
−に基づいて送風機−を駆動するモータ（ハ）の回転数
を切換える手段Ｃ！υを制御１゛る制御手段α４とから
構成される。

制御手段＋１４１は手段（８）の出力発生時にモータＣ
ＩＯ＋の回転数を変更する様出力を発生するもので、手
段（９）の出力に基づいて温度変化が上昇であればモー
タαｌの回転数を上げ、下降であれば回転数を下げる。

ここで積算手段（１２１は前回の手段（８）の出力発生
により制御手段Ｉが処理を終った後リセットされて積算
を開始しており、手段（１１１は手段（８）の出力発生
時に手段（１２１の積算値を読むものであるから結果と
して手段（１１）は１℃変化するのに要した時間情報を
読むことになり、この時間値によって手段（１１１は出
力を変えて制御手段α４に入力せしめるもので、例えば
１０分より長い時は制御手段ａ４は前述の回転数の変化
量を１ステツプ（運転周波数として例えば１５Ｈｚ）と
し、１０分以内の時はこれを２ステツプとする。

更に制御手段（１４１は手段（３）により設定される庫
内温度（Ｔ、）の設定温度（Ｔ、）を含む不感帯ではモ
ータαＯの回転数を変更せず、手段（４）により設定さ
れる上限温度（ＴＩ）ではモータααの回転数を最大能
力（運転周波数にして例えば１２０Ｈｚ）とし、手段（
５）により設定される下限温度（Ｔ、）ではモータαＯ
の回転数を最小能力（運転周波数にして例えば３０　Ｈ
ｚ　）とする。又、制御手段（１４）はこの様な処理が
終ったらスイッチ（６）を開いてその時の温度（Ｔ、）
を手段（７）に書き込むと共に積算手段（１２１をリセ
ッ）−ｆる。従って手段（８１（９１は手段（７）に書
き込まれた前回の温度（Ｔ　、０　）と手段（１１から
の現在の温度（’ｒｐｉ）とを比較する事になると共に
、手段（１２１はリセットされて積算を開始するから、
手段（１１１は温度（Ｔ、）が１℃変化するのに要した
時間を読む事になる。又、制御手段α４はモータααの
回転数が最大能力の時に発生する手段−の出力にて送風
機（ハ）のモータ（至）を高速回転とし、手段−が出力
を発生していない時にはモータ翰の回転数を定常回転に
切換える。

第２図は検出手段（１１等とモータαＯ１＠の回転数を
調節する手段及びマイクロコンピュータのハードウェア
の関連を示すブロック図である。マイクロコンビエータ
ｔｉＳは第１図に於ける不感帯設定手段（３）、上限温
度設定手段（４）、下限温度設定手段（５）、スイッチ
（６）、温度情報記憶手段（７）、温度変化判定手段（
８）、能力増減判定手段（９）、能力変化量判定手段ａ
υ、積算手段（１ｚ、最大能力検出手段−及び制御手段
α４の機能を有するマイクロＣＰＵ（ｌｅ、温度検出手
段（１）及び温度設定手段（２１の出力をそれぞれＡ／
Ｄ変換部αηαＳにてデジタル変換した後、マイクロＣ
ＰＵ（１６）に入力する機能を有する。

マイクロＣＰＵａｅの一つの出力はＡ／Ｄ変換器（１１
を経てインバータ回路■に入力され、三相の周波数に変
換され、これによってモータｒ１Ｃｊを駆動する。モー
タαＣは三相同期電動機である。マイクロＣＰＵ（１６
１の他の出力はＤ／Ａ変換器（至）を経てチ冒ツバ回路
（５）に入力され、モータ器を駆動する。又、第３図は
冷蔵庫の冷媒回路を示しており、＠はモータ（ＩＧによ
って駆動される電動圧縮機、　（２４）は凝縮器、■は
減圧器としてのキャピラリチューブ、□□□は庫内適所
に設置される冷却器であり、所定の冷媒を充填されてい
る。弼はモータ（イ）で駆動される送風機である。

次に第４図にマイクロコンビエータのソフトウェアを示
すフローチャートを示す。冷蔵庫の電源投入時をスター
トとし、ステップ（７）で総べてなりセットした後、ス
テップｒ３卸ａでモータＱｌ）の回転数を起動（運転周
波数にして例えば２０ｈ）から最大能力（１２０Ｈｚ）
まで上げ、最大能力となったらステップ（ト）に進んで
モータ（至）の回転数を高速回転とし、更にステップ（
至）に進み、庫内温度（Ｔ、）が上限温度（Ｔ、）例え
ば−１５℃に達したか否か判断し、達していなければそ
の状態を維持する。

ステップ（至）で温度（Ｔ、）が−１５℃に達したらス
テップ（ロ）に進んでモータ［１１）が最大能力か否か
判断し、最大能力であるからステップ印でモータ器の高
速回転を維持し、更にステップ（ロ）に進んでその時の
温度（Ｔ、）即ち一１５℃を温度情報記憶手段（７）に
書き込んでステップ（３Ｅｉ）に進む。ステップ（３６
）（３ηで手段（７）に書き込まれている庫内温度（Ｔ
、。）と手段（１）の検出する現在の温度（Ｔｐ＋）と
の差が１℃になるまで手段（１７Ｊが積算し、ステップ
３ηで差が１℃になったらステップ（至）で温度（Ｔ□
）が−１５℃か否か判断し、否であるからステップ６９
に進み、温度（’ｒｐｔ）が下限温度（Ｔ、）例えば−
２１，’Ｃであるか否か判断し、否であるからステップ
（４０に進む。

ステップ（４（Ｉでは温度（Ｔ□）が庫内温度の不感帯
内にあるか否か判断する。ここで設定温度（Ｔ、）は−
１８℃としており、不感帯はその上下である一１７℃よ
り低く、−１９℃より高い温度範囲である。従ってステ
ップ（４Ｇでは温度（ＴＰＩ）は不感帯に入っていない
からステップ０１）で温度（Ｔ−ｔ　）が（Ｔ、。）よ
り上昇したのか、下降したのか判断し、下降して一１６
℃となっていればステップ（４りに進み、回転数の変更
方向を下降モードとし、ステップ（４３でモータＱＧが
最小能力か否か判断し、否であるからステップＣ４に進
む。ステップ（４４では手段ｔｉｚの積算時間即ち１℃
変化するのに要した時間が１０分以下か、それより長い
かを判断し、以下であればステップ（４５）に進んでモ
ータ（１０１の回転数を２ステップ下げ、１０分より長
い時はステップ（４１Ｅ＋に進んで回転数′？：１ステ
ップ下げてステップ（ロ）に戻る。ステップｒ５４）で
はモータ（［０１は最大能力でなくなっているからステ
ップ（５ｆｌＤに進んでモータ器の回転を定常回転に切
り換え、更にステップ（財）で手段ａ２１をリセットし
、ステップ（ト）でその時の温度即ち一１６°Ｃを書き
込む。

その後冷却が進んで温度（Ｔ□）が−１７℃になったら
同様にステップｃｌ？）から（ハ）若しくは（イ）を実
行して更にモータσＩの回転数を２ステップ若しくは１
ステップ下げ、ステップ６４に戻り同様にステップ（財
）で手段（Ｌ６をリセットし、（至）で−１７℃を書き
込む。更に温度低下して設定温度（Ｔｏ）　　である−
１８℃になるとステップＧηからＯＩを経てステップ（
４０から今度はステップ補に進む。ステップ（４７）で
はモータ（１（ｌの回転数を変更しないでステップ５４
１に戻る。即ち不感帯ではモータ（１０）の回転数は変
わらない事になる。この時のモータ（１Ｇの回転数は運
転周波数にして６０Ｅｌｚ、　７５Ｈｚ、　９０Ｈｚの
何れかになっている。

この状態の冷却能力が負荷に対して過剰能力であり、温
度（Ｔ□）が−１９℃に下がると同様にステップｃ３η
から（ハ）若しくは禰を実行して回転数を２ステップ若
しくは１ステップ下げ、更に−２０℃に下がれば同様に
回転数を下げる。その後温度（Ｔ＝ｔ）が下限温度（Ｔ
、）である−２１℃に達してしまったらステップ（至）
から囮に進んでモータαＣの回転数を最小能力（３０Ｈ
ｚ）とする。ここで最小・能力では庫内温度（Ｔ、）は
最も軽い負荷状態でも上昇する様に設定しておけば、そ
れ以上の温度低下は食い止められ、庫内の過冷却は防止
される。

又、モータ（１（Ｉは三相同期電動機を使用しているた
め、三相誘導電動機を使用するものに比して最小能力を
より低く設定できる。これにより温度（Ｔ１．）が上昇
して一２０℃になるとステップ（４υから（４１に進み
、回転数の変更方向を上昇モードとし、ステップ鏝で最
大能力か否か判断し、否であるからステップ■から（４
９若しくは（イ）に進んで回転数を２ステツプか１ステ
ツプ上げる。その後温度（Ｔ２．）が上昇して一１９℃
になると更に回転数を１ステップ若しくは２ステツプ上
げる。そのまま不感帯に入っていれば回転数を変更せず
にその状態を維持する。この時の回転数も運転周波数に
して６０Ｈｚ、　７５Ｈｚ或いは９０Ｈｚである。

以上を繰り返して温度（Ｔ、）は不感帯内に収束して行
くが、例えばこの状態で庫内の熱負荷が急激に増大し、
急激な温度上昇が生じた時には温度（Ｔ、１）が上限温
度（Ｔ、）である−１５℃に達した時点でステップ０３
１から６１に進んでモータ（１１の回転数を最大能力と
し、更にステップ（ロ）から（へ）に進んでモータ翰の
回転を高速回転とするので庫内は強力に冷却され、温度
上昇は最小限に食い止められる。又、電源投入から上限
温度（Ｔ７）である−１５℃に達する間もモータ（１０
は最大能力、モータ（至）は高速回転で運転されるから
電源投入からの冷却スピードも速くなる。又、モータα
Ｏが低能力となっている状態でもモータ（ハ）は回転数
を下げず、定常回転を維持するから、運転効率が悪化す
る不都合は生じない。この場合、モータ翰の回転数を更
に下げるものに比して冷却能力の低下は鈍くなるが、モ
ータ翰は上限温度（Ｔ、）より１℃降下した時点で予め
定常回転に切り換りているから、それ以後の温度低下の
割合が小さくなっているため、設定温度（Ｔ、）を通過
した後の所謂アンダーシュート増大は小さく抑えられる
。更に又、本発明によれば温度が１℃変化する毎にモー
タαｌの回転数を修正して行くと共に、この修正量も１
℃変化するのに要した時間によって変更するものであり
、時間が長い場合、即ち温度変化の度合が緩慢な時は回
転数の変化量も小さく、時間が短い場合、即ち温度変化
が急激な場合は回転数の変化量も大きくするものである
から、庫内温度（Ｔ、）の変化に対して追従性が良く、
不感帯に近づくに従って予め十分回転数を修正しておけ
るから所謂オーバーシュート、アンダーシュートの幅も
小さく、設定温度（ＴＩ））への収束も早くなる。更に
不感帯内で一定する回転数は、その時の負荷の状況或い
は設定温度（Ｔ、）により異なり、実施例では運転周波
数にして６０ｔｌｚ、　７５Ｈｚ、若しくは９０１１ｚ
の何れかになる。従って設定温度の自由度が高く、又、
負荷に対する適応性能も良い。

尚、ステップ（４３若しくは５Ｇで、丁でに最小能力若
しくは最大能力である時は共にステップ（財）に戻る。

尚、実施例に於ける各設定値はそれに限られず、又、実
施例では回転数の変化量を二段階で変更せしめているが
、更に細かく変更しても差支えない。

（ト）発明の効果 本発明によれば電動圧縮機の回転数を調節して冷却能力
を変更量るので電動圧縮機の起動停止が著しく減少する
事になり、耐久性の向上が図れると共に、庫内の温度変
動も小さく、食品の保存性は著しく向上する。又、庫内
温度の設定値より上に上限温度を設定し、この上限温度
に電動圧縮機の回転数を最大とし、更に送風機も高速回
転とするから、急激な負荷変動に対しても良好に追従で
きると共に、電源投入からの冷却速度も速くなるので、
食品の保存性は一段と向上する。

更に送風機の回転数は定常回転と高速回転の二段階の切
換えであるため、電動圧縮機の能力低下に伴って回転数
を低下するもので生じていた運転効率の悪化は生じない
。又、この場合でも送風機は上限温度より低下した時点
で予め定常回転に切換えられているから、設定温度を下
回る所謂アンダーシュートの幅も小さくでき過冷却の発
生を抑制できるものである。

【図面の簡単な説明】

各図は本発明の実施例を示すもので、第１図は機能ブロ
ック図、第２図は各入力、モータ等とマイクロコンピュ
ータのハードウェアの関連を示すブロック図、第３図は
冷媒回路図、第４図はマイクロコンピュータのソフトウ
ェアを示すフローチャートである。 （１）・・・温度検出手段、　（２）・・・温度設定手
段、ａα、翰・・・モータ、　α４・・・制御手段、　
＠・・・電動圧縮機、　（ハ）・・・送風機、　−・・
・最大能力検出手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、冷却器からの冷気を送風機にて庫内に循環して冷却
   すると共に、電動圧縮機の回転数を調節する事によって
   設定温度となる様に庫内温度を制御するものに於いて、
   前記送風機の回転数を定常回転と高速回転とに切換え制
   御すると共に、前記設定温度より高い上限温度を設定し
   、該上限温度では前記電動圧縮機の回転数を強制的に最
   大とし、且つ前記送風機を高速回転に切換える制御手段
   を設けて成る冷蔵庫等の制御装置。