JPS63176980A - 冷却装置の制御装置 - 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 本発明は冷却装置の制御装置に関し、特に冷凍サイクル
の圧縮機の電動機の回転数（運転周波数）を可変制御す
る制御装置に関する。

（ロ）従来の技術 従来此種冷却装置、例えば冷蔵庫では冷凍サイクルの圧
縮機を駆動する電動機を目標温度の上下に設定した上限
温度にて運転し、下限温度にて停止することにより平均
として庫内を目標温度とする様に構成されていた。しか
し乍ら、この様な所謂０Ｎ−ＯＦＦ制御方式では圧縮機
の耐久性の問題から温度の差を小さくすることができず
、従ってヌ■内の温度変動が大きくならざるを得す、収
納食品等の保存性能にも限界があった。

そこで近年では例えば特開昭５８−１０１２８１号公報
の如くパワートランジスタから成るインバータ回路を用
い、これをマイクロコンピュータにて制御することによ
り圧縮機の電動機の回転数を庫内の温度に応じて変更し
略一定の温度に制御するものが考えられている。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 此種冷却装置では例えば瞬時停電直後の如く圧縮機の吐
出側と吸込側との圧力平衡がとれないう−ちに圧縮機の
電動機が起動詐れると大きな起動トルクを必要とするた
め過負荷状態となり電動機が拘束状態（以下ロックと称
す。）となり、多大な巻線電流が流れて焼損してしまう
場合がある。従来ではこの様な問題の対策として、例え
ば実公昭５９−７９５４号公報の如く過大な巻線電流が
流れることによって動作し回路を遮断する熱動型過負荷
継電器接点を電動機巻線に直列に接続し一〇１０ツクが
生じた場合に電動機への通電を停止させる構成としてい
た。

本発明は斯かる問題点を解決するために圧縮機の電動機
の運転周波数を変化させて被冷却空間の温度を制御する
冷却装置において前述の如き熱動型過負荷継電器を用い
ることなく電動機のロックによる事故を防止する制御装
置を提供することを目的とする。

（ニ）問題点を解決するための手段 本発明は温度情報に基づき冷凍サイクルの圧縮機の電動
機の運転周波数を算出して出力を発生する制御手段と、
該出力に基づいて電動機を駆動する駆動手段と、交流電
源に接続きれ制御手段及び駆動手段にＰｆｒ定電圧を供
給する電源手段とから冷却装置の制御装置を構成し、制
御手段は交流電源と電源手段との間に流れる電流値の変
化量と運転周波数の変化量に基づいて電動機の拘束状態
を検出しそれを停止させる様にしたものである。

（ホ）作用 本発明によれば運転周波数信号が所定量変化したにも断
わらず電流値が変化しない場合にこれをロックとして検
出することができ、それによって電動機を停止し、保護
できる。

（へ）実施例 次に本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図は冷却装置として例えば図示しない冷蔵庫の制御
装置（１）の電気回路図を示し、第２図はその機能ブロ
ック図を示す。（２）は商用交流電源（ＡＣ）に電源ラ
イン（Ｌｌ　）（Ｌｌ　）によって接続された第１電源
基板で、整流回路やフィルタ回路等から構成され、出力
端子である電源ライン（１，、）（Ｌｍ　）間には例え
ば交流１００Ｖが、又、電源ライン（Ｌｓ）（Ｌｓ）間
には例えば直流３００Ｖが出力されるものである。（３
）は電源ライン＜Ｌｔ　）（Ｌｍ　）に接続される制御
基板で、（４）は電源ライン＜Ｌｓ　）（Ｌｓ　）に接
続される第２電源基板である。更に（５）は同様に電源
ライン（Ｌｍ　）（ｔ、ｓ　）に接続されるドライバ、
又（６）は６個のパワートランジスタから構成されるイ
ンバータで同様に電源ライン（Ｌｊ）（Ｌｓ）に接続さ
れる。（ＣＭ）は後述する冷凍サイクルの圧縮機（Ｃ）
を駆動するための三相同期電動機であるモータであり、
インバータ（６）の三相出力に接続される。更に（ＣＴ
）は電源ライン＜１．＋）に流れる交流電流を検出する
ためにそこに設けられる変流器であり、その出力はＡ／
Ｄ変換器（７）に入力される。

次に第２図の機能ブロック図で本発明の制御装置（１）
の動作の概略を説明する。制御基板（３）は汎用マイク
ロコンピュータから成る制御用マイクロコンピュータ（
９）とそれの電源となるために電源ライン（Ｌ、）（Ｌ
ｍ）に接続される整流降圧手段（１０）から成る。制御
用マイクロコンピュータ（９）には図示しない冷蔵庫の
庫内温度（Ｔ、）を検出する温度検出手段（１１）の出
力及びＡ／Ｄ変換器（７〉の出力を入力し、所定の演算
処理を実行し、出力端子（圓ＵＩ）よりモータ（ＣＭ）
の運転周波数信号（Ｈ）を出力する。次に第２電源基板
（４）はこれも汎用マイクロコンピュータから成る電源
用マイクロコンピュータ（１２）とそれの電源となるた
めに電源ライン（Ｌ、）（Ｌ、）に接続される降圧手段
（１４）から成る。電源用マイクロコンピュータ（１２
）は運転周波数信号（Ｈ）を入力し、それに基づいて演
算処理を実行し、ドライバ回路（１６）にモータ（ＣＭ
）を駆動するための波形整形出力（讐）を出力する。こ
の両マイクロコンピュータ（９）（１２）とで制御手段
を構成する。ドライバ（５）はトランジスタ等の複数の
スイッチング手段から成るドライバ回路（１６）とそれ
の電源となるために電源ライン（Ｌｍ）（Ｌ、）に接続
される降圧手段（１７）から成る。ドライバ回路（１６
）は波形整形出力（Ｗ）に基づいてインバータ（６）の
６個のパワートランジスタのベースをトリガし、回転磁
界を構成し、結果として運転周波数信号（Ｈ）に則した
回転数でモータ（ＣＭ）を駆動する。このドライバ（５
）とインバータ（６）で駆動手段を構成する。

モータ（ＣＭ）は圧縮機（Ｃ）を駆動し、それによって
第５図の冷凍サイクルの冷媒回路図に示す如く、圧縮機
（Ｃ）から吐出きれた高温高圧のガス冷媒は凝縮器（２
０）に流入して放熱液化され、キャピラリチューブ（２
１）を経て減圧され、図示しない冷蔵庫内に設けた冷却
器（２２）に流入してそこで蒸発した後、圧縮機（Ｃ）
に帰還する循環をする。モータの回転数が上昇すると冷
媒循環量が増大して冷却器（２２）で蒸発する冷媒量も
増えるので庫内は強く冷却され、回転数が低下すると蒸
発する冷媒量も減少するので冷却能力は弱くなる。又、
（２３）は庫内に冷気を循環するための送風機である。

次に第３図及び第４図の制御用マイクロコンピュータ（
９）のソフトウェアを示すフローチャートを参照して制
御装置（１）の動作を説明する。第１電源基板（２）が
交流電源（ＡＣ）に接続きれ、制御用マイクロコンピュ
ータ（９）に電源が供給されてからステップ（Ｓ、）で
全てをリセットし、ステップ（Ｓｌ）でフラグ４をセッ
トし、ステップ（Ｓ、）でフラグ１がセットされている
か判断し、否であるからステップ（Ｓ、）でフラグ３が
セットされているか判断し否であるからステップ（Ｓ４
）に進む。ステップ（Ｓ４）では現在の運転周波数信号
（）ｌ）が６０Ｈｚか判断し、否であるからステップ（
Ｓ、）に進み更に１２０Ｈｚか判断し、否であるからス
テップ（Ｓ、。〉に進む。ステップ（Ｓ、。）では温度
検出手段（１１）により冷蔵庫の庫内温度（ＴＰ）を検
出し、次にステップ（Ｓ、１〉で温度（ＴＰ）が予め制
御用マイクロコンピュータ（９）に設定された設定温度
（ｒｉ）（例えば−２０’Ｃ）より４℃高い（ＴＩ＋ｔ
）以上か否か判断し、高ければステップ（Ｓ＊、）に進
んで制御用マイクロコンピュータ（９）内部での決定周
波数（Ｈ６）を１２０Ｈｚとし、ステップ（Ｓ、）に進
む。ステップ（Ｓ□）で（ＴＰ）が（Ｔｓ＋ｔ）より低
い時はステップ（Ｓ、）に進む。

今度は（ｒｓ＋ｚ）以上か否か判断し、以上であれば、
即ち（ｒｓ”ｚ）≦＜’ｒｐ＞＜　＜ｘｓ＋４＞であれ
ばステップ（Ｓ。

４）で前述の決定周波数（Ｈゆ）を９０Ｈｚとしステッ
プ（Ｓｊｍ）に進む。ステップ（Ｓ、）で（ＴＰ）が（
Ｔｓ＋ｚ＞より低い時はステップ（Ｓ、）に進み（ＩＦ
）が（Ｔ、）以上か否か判断し、以上であれば即ち（Ｔ
、）≦（ＴＰ）＜（Ｉ’ｍ”２）であればステップ（Ｓ
＊＊）で決定周波数（Ｈｏ）を６０）１ｚとし次にステ
ップ（Ｓｔｙ）でフラグ３をリセ・７トしてステップ（
Ｓ＊＊）に進む。ステップ（ｓ＊ｓ）で（ＴＰ）が（Ｔ
、）より低い時はステップ（ＳｔＳ）に進み（Ｔ、−２
）以上か判断し、（Ｔｓ−ｚ）≦（Ｔｔ）＜（Ｔｓ）で
あればステップ（Ｓ＊＊）に進み決定周波数（Ｈ６）を
３０Ｈｚとしステップ（Ｓ＊＊）に進む。

ステップ（Ｓ＊＊＞ではフラグ１がセットされているか
判断し、否であるからステップ（ＳＳＳ）でフラグ４が
セットされているか否か判断し、フラグ４はステップ（
Ｓ、）でセットされているからステップ（５３４）に進
みフラグ４をリセットし、ステップ（５゜６）で運転周
波数信号（Ｈ）を２０Ｈｚとしモータ（ＣＭ）を起動し
てステップ（ＳＳＳ）でフラグ２をセ・ノドする。次に
ステップ＜５ｓｙ）でフラグ２がセットされてるか判断
し、セットされてるからステップ＜５Ｓ８）に進み制御
用マイクロコンピュータ（９）がその機能として有する
例えば２秒間のタイマ２をカウントし、ステップ（Ｓ＊
＊＞で該タイマ２がカウント終了してるか判断し否であ
ればステップ（Ｓ、）に戻る。以下ステップ（Ｓｓｓ）
まで同様の処理を実行し、今度はフラグ４がリセットさ
れているからステップ（Ｓ、、）から＜Ｓｊｔ＞に進み
、更にフラグ２もセットされているからステップ（Ｓｓ
ａ）から（Ｓ＊＊）を実行する。ここでタイマ２がカウ
ント終了していればステップ（Ｓ、。）でタイマ２をリ
セットし、ステップ（Ｓａｄ）で現在の運転周波数信号
（Ｈ）を４Ｈｚ上昇許せステップ＜Ｓ、＞で該運転周波
数信号（Ｈ）が先に決定している決定周波数（Ｈｏ）以
上となっているか判断し、否であればステップ（Ｓりに
戻る。以下同様の処理を繰り返えしステップ（Ｓａｔ）
で運転周波数信号（Ｈ）が決定周波数（Ｈｌ）以上とな
ったらステップ（ＳａＳ）に進みフラグ２をリセットし
ステップ（Ｓ、）に戻り、同様の処理を実行して決定周
波数（Ｈｏ）を決定した後、ステップ（Ｓｓｙ）まで進
んだら今度はフラグ２がリセットされているからステッ
プ（５４，）に進み、運転周波数信号（Ｈ）を決定周波
数（Ｈ，）の値として出力する。この様にして制御装置
（１）は電源（ＡＣ）の投入からモータ（ＣＭ）の運転
周波数（回転数）を２０Ｈｚとし、その後２秒毎に加速
して行って現在の温度（ＴＰ）に最適な値まで加速する
ことによりモータ（ＣＭ）を起動する。以後は庫内温度
（ＴＰ）が設定温度（ｒｓ）に近づくに従ってモータ（
ＣＭ）の回転数を減少させて、冷却器（２２〉の冷却能
力を減少させ、又、設定温度（ＴＳ）より高く離れるに
従って回転数を増加させて冷却能力を増大させることに
より（Ｔ２）を略設定温度（Ｔ、）に維持する。

即ち（Ｔｉ＋４）≦（Ｔ、）であればモータ（ＣＭ）の
運転周波数（回転数）を１２０Ｈｚとし、（Ｔｉ＋２）
≦（ＩＰ）＜（Ｔ、＋４）であれば９０Ｈｚ、　（Ｉ’
ｓ）≦（ＴＰ）＜　（Ｔｉ＋２）であれば６０　Ｈｚ、
　（Ｉｓ−２）≦（ＴＰ）＜（Ｔｉ）であれば３０Ｈｚ
とする。又、温度（ＩＰ）が（’ｒｓ−ｚ＞より低下し
たらステップ（Ｓｔａ）から（ＳＳ。）に進み、運転周
波数信号（Ｈ）を０）１ｚとしてモータ（ＣＭ）を停止
せしめステップ（５，１）でフラグ４をセットする。又
、モータ（ＣＭ）が１２０Ｈｚで運転されている時に電
源ライン（Ｌ、）に流れる電流は通常的５Ａ、９０Ｈｚ
では４Ａ。

６０Ｈｚでは３Ａ、３０Ｈｚでは２Ａ、停止中は両マイ
クロコンピュータ（９）（１２）に供給されるもののみ
であるから約１００ｍＡ程度である。

ここで前述の起動途中、或いはその後の温度制御状態に
おいて運転周波数信号（Ｈ）が上昇して６０Ｈｚになる
とステップ（Ｓ４）から（Ｓ６）に進み変流器（ＣＴ）
によりこの時に電源ライン（Ｌ、）に流れている交流電
流（１０）を検出し、ステップ（Ｓ、）でこれを記憶す
る。又、この状態から更に運転周波数信号（Ｈ）が上昇
して１２０Ｈｚとなるとステップ（ｓ７〉から（Ｓ、〉
に進んでこの時に電源ライン（Ｌｌ）に流れている交流
電流（ＩＩ）を検出し、次にステップ（Ｓ、）で１２０
Ｈｚの時の電流（１１）と先に記憶しである６０Ｈｚの
時の電流（１゜）との差（△１）を算出し、次にステッ
プ（ｓｈｏ）でこの差（△１）が例えばＩＡより大きい
か否か判断する。ここでモータ（ＣＭ）が正常に運転さ
れている時の電流（１ｏ）は前述の如＜３Ａであり、又
、電流（１１）も５Ａであるから差（△Ｉ）も通常は２
Ａ以上あり、ステップ（Ｓｔ。）から（Ｓｔ、）に進ん
でフラグ３をセットしてステップ（Ｓ、。〉に進み、以
後フラグ３がステップ（Ｓｔ＞でリセットされるまでス
テップ（Ｓ、）から（Ｓｔ。）に進むようになるので電
流の検出は行わない。即ち電流の検出は運転周波数信号
（Ｈ）が上昇する過程で６０Ｈｚと１２ＯＨｚになった
時のみ実行する。又、記憶されている電流（１ｏ）は次
に（１ｏ）を検出した事によって更新される。

以上は圧縮機（Ｃ）のモータ（ＣＭ）が正常に回転して
いる時の状況であるが、例えば前述の如きモータ（ＣＭ
）の起動時の過負荷状態が発生するとモータ（ＣＭ）は
ロックする。即ち制御用マイクロコンピュータ（９）は
モータ（ＣＭ）を何れかの周波数で運転せしめる運転周
波数信号（Ｈ）を出力し、インバータ（６）も三相出力
を発生しているにも斯わらず、モータ（ＣＭ）は拘束状
態で停止していることになる。この様なロック状態では
モータ（ＣＭ）の巻線には大電流が流れ、しかもこの値
は各運転周波数（Ｈ）において略一定である。又、この
様な大電流が長時間流れると巻線の焼損が生ずる。従っ
て、冷蔵庫内は圧縮機（Ｃ）が動作しないのであるから
同等冷却作用を受けず、温度（ＴＰ）も加速度的に上昇
して行く。

一方、制御用マイクロコンピュータ（９）は依然運転周
波数信号（Ｈ）の算出動作を続けており、温度（Ｔ、）
の上昇により、やがて運転周波数信号（Ｈ）が６０Ｈｚ
となるとステップ（Ｓ、　）（Ｓ、　）（Ｓ、　）を実
行して電流（１０）を検出して記憶し、更に１２０Ｈｚ
となった時点でステップ（Ｓ、）（Ｓハを実行して電流
（１、〉を検出し、次にステップ（Ｓ、）でこれらの差
（△Ｉ）を算出する。ここで前述の如くロック状態では
モータ（ＣＭ）の巻線に流れる電流は各運転周波数信号
（Ｈ）において略一定であるから電源ライン（Ｌｌ）を
流れる電流も９Ａ程度の略一定した値である。

従って差（△１）も殆んど無くなるため、ステップ（Ｓ
、。〉で否となり、ステップ＜Ｓ、＊＞に進んで運転周
波数信号（Ｈ）をＯＨｚとし、インバータ（６）からの
出力を停止せしめてロック状態を解除し、モータ（ＣＭ
）巻線の焼損を未然に防止してステップ（５１３）でフ
ラグ１をセットし、次にステップ（Ｓ、、）でフラグ４
をセットする。以後は同様に決定周波数（Ｈ，〉の決定
を実行するがステップ＜ＳＳ＊＞から（Ｓ２）に戻るの
で運転周波数信号（Ｈ）はＯＨｚのままである。

又、ステップ（Ｓ２）からは（５１５）に進み、制御用
マイクロコンピユータフ９）がその機能として有する例
えば３分間のタイマ１をカウントし、次にステップ（ｓ
ｒｓ）でタイマ１がカウント終了しているか判断し、否
であればステップ（Ｓ＋＊）に進んで運転周波数信号（
）１）をＯＨｚとする。以後ステップ（Ｓｔ６）でタイ
マｌがカウントを終了するまで、即ちロック状態の解除
から３分間経過するまで運転周波数信号（Ｈ）をＯＨｚ
としつづけ過負荷状態の原因が消失するのを待つ。この
３分間が経過するとステップ（Ｓ’ｓ）から（５１７）
に進みタイマ１をリセットし、ステップ（Ｓ＋ｓ）でフ
ラグ１をリセットしてステップ（Ｓｈａ）に進み、モー
タ（ＣＭ）を再び運転可能状態とする。

尚、実施例では６０Ｈｚから１２０Ｈｚへの運転周波数
信号の変化でロックを検出するようにしたがそれに限ら
ず他の周波数において検知するようにしても良い。

（ト）発明の効果 本発明によれば電動機の運転周波数が変化しても回路に
流れる電流値が変化しないことにより電動機のロックを
検出できるので従来の如き熱動型過負荷継電器等を不要
とし電動機の回路構成を簡素化することができる。特に
交流電源と電源手段間の交流電流によってロックを検出
するようにしたことにより、通常の変流器を用いて検出
することが可能となる効果を奏するものである。

【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図は制御装置
の電気回路図、第２図は第１図の機能ブロック図、第３
図及び第４図は制御用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、第５図は冷凍サイクルの冷
媒回路図である。 （１）・・・制御装置、　（２）・・・第１電源基板、
　（６）・・・インバータ、（９）・・・制御用マイク
ロコンピュータ、（１２）・・・電源用マイクロコンピ
ュータ、（ＡＣ）・・・交流電源、　（ＣＴ）・・・変
流器、　（ＣＭ’）・・・モータ、　　（Ｌ、）・・・
電源ライン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、温度情報に基づき冷凍サイクルに含まれる圧縮機の
   電動機の運転周波数を算出して出力を発生する制御手段
   と、該出力に基づいて前記電動機を駆動する駆動手段と
   、交流電源に接続され前記制御手段及び駆動手段に所定
   電圧を供給する電源手段とから成り、前記制御手段は前
   記交流電源と電源手段との間を流れる電流値の変化量と
   前記運転周波数の変化量に基づき前記電動機の拘束状態
   を検出して該電動機を停止せしめる出力を発生する冷却
   装置の制御装置。