JPH0217793B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は冷凍室と冷蔵室を有し、冷凍室の急速
冷却機能を有する冷蔵庫の制御装置に関する。

(ロ) 従来の技術 従来此種冷蔵庫では貯蔵室の設定温度の上下に
上限温度及び下限温度を設定し、冷凍サイクルの
圧縮機を上限温度にて起動し、下限温度にて停止
せしめる事によつて貯蔵室内を平均として設定温
度とする所謂ON−OFF制御方式が採られてい
た。この方式では圧縮機の頻繁な起動停止を防止
するために前記上限温度と下限温度の間隔は一定
値より狭められず、従つて貯蔵室温度は上限温度
と下限温度の間で絶えず変動している事になり、
食品等の品質管理能力にも限界がある。

この問題を解消するために近来では例えば特開
昭60−263070号公報の如く圧縮機を可変速として
貯蔵室内の温度を制御するものが考えられ、これ
によれば貯蔵室内温度変動は極力減少せられる。
又、食品の冷凍保存を良好に行うために、急速冷
凍機能を設け、一定期間圧縮機を最大回転数と
し、冷却能力を増大せしめる事によつて食品の組
織破壊を最低限とする様構成している。

(ハ) 発明が解決しようとする問題点 斯かる構成では圧縮機の運転は冷凍室の温度に
基づいて行われているため、急速冷却運転終了直
後であつて冷凍室の温度が低い状態では圧縮機、
送風機はしばらくは運転されない。この時冷蔵室
の温度が上昇しても冷蔵室へは冷気は供給され得
ず、冷蔵室の温度が異常に上昇してしまう問題が
あつた。

(ニ) 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成され
たもので以下実施例に沿つて本発明の構成を説明
する。

制御用電気回路２４のマイクロCPU３０は冷
凍室Ｆの温度T_Fが高く、設定温度T_Sとの差が大
きい時には電動圧縮機２０の運転周波数を120Hz
とし、設定温度T_Sに近づくに従い90Hz、60Hz、
30Hzと段階的に周波数を減少せしめて行く。これ
によつて冷凍室Ｆの温度T_Fを設定温度T_Sに制御
する。マイクロCPU３０は急速冷却スイツチ３
４が押されると150分間設定温度T_Sを強制的に−
40℃に引き下げる。設定温度T_Sは通常では−22
℃までとされているため、この引き下げによつて
電動圧縮機２０は高速回転に移行し、冷凍室Ｆの
急速冷却を実行する。急速冷却運転終了後、温度
T_Fが−25℃以下であり、電動圧縮機２０と送風
機１２が停止中で冷蔵室Ｒの温度T_Rが＋７℃以
上の時は送風機１２のみを強制的に運転する。

(ホ) 作用 本発明によれば温度T_Fが−25℃以下であり、
しばらくは電動圧縮機２０と送風機１２を運転し
ない状態で温度T_Rが上昇して＋７℃になつた場
合は送風機１２のみを運転して冷蔵室Ｒに冷気を
供給する。

(ヘ) 実施例 図面に於いて実施例を説明する。第２図は実施
例としての冷凍冷蔵庫１を示している。２は断熱
箱体であり、その庫内は断熱仕切壁３によつて上
下に区画され、上方に第１室としての冷凍室Ｆ及
び下方に第２室としての冷蔵室Ｒとが区画形成さ
れている。６，７は冷凍室Ｆと冷蔵室Ｒの前方開
口をそれぞれ別々に開閉自在に閉塞する断熱扉で
ある。仕切壁３内には冷却室８が形成されてお
り、この内に冷凍サイクルに含まれる冷却器１０
が収納設置される。冷却器１０後方には冷却室８
と両室Ｆ，Ｒに連通するダクト１１が形成されて
おり、このダクト１１内に位置して設けた送風機
１２にて冷却器１０により冷却された空気即ち冷
気を吸引し、ダクト１１内に強制的に吹き出す。
１２Ｍは送風機１２を駆動するモータである。ダ
クト１１に吹き出された冷気は冷凍室Ｆへは吐出
口１４より、冷蔵室Ｒへは吐出口１５より吹き出
されることになる。１７は吐出口１５を開閉すべ
く冷蔵室Ｒ内に設けられたガス封入式ダンパーサ
ーモスタツトで、冷蔵室Ｒ内の温度に基づきバツ
フル板１８によつて吐出口１５を開閉し、冷蔵室
Ｒの温度を例えば＋７℃と＋３℃の間で平均＋５
℃に制御する。１９はダンパーサーモスタツト１
７の断熱カバーである。又２０は冷凍冷蔵庫１下
部の機械室２１内に設置され、冷凍サイクルに含
まれる電動圧縮機である。機械室２１内には同様
に冷凍サイクルに含まれる凝縮器２２と、この凝
縮器２２及び前述の電動圧縮機２０を冷却するた
めの送風機２３が設置される。尚、５は扉６前面
に取付けた操作パネルである。

第１図は本発明の制御用電気回路２４をブロツ
ク図で示す。２５はマイクロコンピユータであ
り、Ａ／Ｄ変換部２６，２７，２８及び２９とマ
イクロCPU３０の機能を有する。３１は冷凍室
Ｆの温度T_Fを検出するセンサーであり、Ａ／Ｄ
変換部２６を介してマイクロCPU３０に入力さ
れる。３２は冷蔵室Ｒ内の温度T_Rを検出するセ
ンサーであり、その出力は同様にＡ／Ｄ変換部２
７を介してマイクロCPU３０に入力される。３
３は冷凍室Ｆの温度を設定する設定スイツチで、
Ａ／Ｄ変換部２８を介してマイクロCPU３０に
入力される。３４は冷凍室Ｆの急速冷却運転を開
始するための急速冷却スイツチで、スイツチ３３
と共に操作パネル５に配置される。マイクロ
CPU３０の出力はＤ／Ａ変換器３６を経てイン
バータ回路３７により電動圧縮機２０の駆動用三
相同期モータ２０Ｍの回転数を制御する。又、マ
イクロCPU３０の出力はＤ／Ａ変換器３８を経
てドライバ回路３９によりモータ１２Ｍを制御す
る。

第３図は冷凍冷蔵庫１の冷凍サイクルの冷媒回
路図を示す。電動圧縮機２０から吐出された高温
高圧冷媒は凝縮器２２にて放熱して減圧器４７に
て減圧されて冷却器１０に流入し、そこで蒸発し
て気化熱を周囲より奪い、その後電動圧縮機２０
に吸引される。

次に第４図の電動圧縮機２０の運転周波数と冷
凍室Ｆの温度T_Fの関係を示すグラフを参照して
第１図の制御用電気回路２４のマイクロCPU３
０の動作を説明する。設定スイツチ３３によつて
設定される冷凍室Ｆの温度T_FをT_S（ここでは−12
℃から−22℃まで設定可能。）とすると通常は図
中実線の如く運転周波数を変更する。即ち、セン
サー３１の感知する温度T_Fが現在高く（T_S＋４）
より高い時はインバータ回路によつて電動圧縮機
２０の運転周波数を最高回転数である120Hzとす
る。これによつて冷凍室Ｆの温度T_Fは急速に低
下する。これによつてT_Fが（T_S＋４）に達する
と、その時点から例えば３分間現状を維持し、そ
の後運転周波数を90Hzに低下せしめる。これによ
つて温度T_Fの低下速度は鈍化する。この状態か
ら更にT_Fが（T_S＋２）に達すると、その時点か
ら同様に３分間現状を維持してその後60Hzに低下
せしめる。これによつて温度T_Fの低下速度は更
に鈍化する。その後T_Sに達したら同様にその時
点から３分後に運転周波数を30Hzに低下させる。
この様にして温度T_Fは設定温度T_Sに漸近する形
となり所謂オーバーシユートが低減される。

又、逆に運転周波数30Hzから温度T_Fが上昇し
てT_Sに達したら、その時点から同様に３分間現
状を維持し、その後60Hzに上昇せしめる。更に
（T_S＋２）まで上昇したら、（T_S＋２）に到達し
た時点から３分後に90Hzに加速する。（T_S＋４）
に達した時点からも同様に３分後に120Hzに上昇
させる。この様にマイクロCPU３０は温度T_Fが
（T_S＋４）、（T_S＋２）、T_Sに到達した時点で運転
周波数を変更する指令をその内部で発生するが、
その時点から前述の如く３分間は周波数を変更し
ない。これは３分間の内に変更する周波数が修正
されても同様であり、（T_S＋４）（T_S＋２）T_Sの
何れかに到達してから３分後に修正後の周波数に
変更する。これによつて電動圧縮機２０の運転周
波数の頻繁な変更が防止され、モータ２０Ｍの劣
化や騒音の拡大等が防止される。

理想的には30Hzの運転によつて温度T_Fを設定
温度T_Sに維持できる様に各機器の容量を設定し
てあるが冷凍室Ｆ内の負荷が少なく、又、冷凍冷
蔵庫１周囲の温度が低い状況では30Hzの運転でも
温度T_Fが低下する。この場合は（T_S−２）に達
した時点でモータ２０Ｍを停止せしめる。これに
よつて冷凍室Ｆ内の過冷却を防止する。その後温
度Ｔが上昇して（T_S−２）に達したらその時点
から５分間停止したままとし、その後電動圧縮機
２０を起動して30Hzとする。これによつて頻繁な
起動停止による電動圧縮機２０の劣化を防止す
る。以上の様に温度T_Fの設定温度からの差によ
つて電動圧縮機２０の運転周波数を逐次変更する
ので温度T_Fは設定温度T_S（例えば−18℃）に略安
定的に制御される。尚、送風機１２は電動圧縮機
２０の運転中は継続運転される。又、周波数の変
更は常に第４図の如き段階を踏むものとは限ら
ず、例えば現在温度T_FがT_Sにある状態から扉６
の長期開放等の原因により急激に上昇して（T_S
＋４）になつたとしたら、この場合もマイクロ
CPU３０内部で周波数変更指令が出されてから
３分後に周波数120Hzに向けて運転周波数を上昇
させる。

次に冷凍室Ｆの急速冷却運転について説明す
る。任意時刻に於いて急速冷却スイツチ３４が押
されると、マイクロCPU３０は冷凍室Ｆの設定
温度T_Sを、通常の冷却運転時の最低設定温度で
ある前述の−22℃より十分低い例えば−40℃に、
スイツチ３４が押されてから例えば150分間強制
的に引き下げる。この時の電動圧縮機２０の運転
周波数と温度T_Fの関係を第４図中破線で示す。
この急速冷却運転中は温度T_Fが設定温度T_Sより
18℃高い温度（T_S＋18）より高い時は運転周波
数を120Hzとし、（T_S＋18）に達したらその時点
から３分後に周波数を90Hzに下げ、（T_S＋４）に
達するまで維持し、（T_S＋４）に達したらその時
点から３分後に周波数を更に60Hzまで引き下げ
る。以後は温度T_Fが上昇しない限り60Hzを維持
する様マイクロCPU３０は動作する。即ち現在
の設定温度T_Sが−18℃であり、又、冷凍室Ｆ温
度T_Fも−18℃である時に急速冷却スイツチ３４
を押すと設定温度T_Sが強制的に−40℃に変更さ
れるため、T_Fが（T_S＋18）である一22℃より高
くなる。従つてマイクロCPU３０は運転周波数
を120Hzとする指令を出し、その時点から３分後
に周波数を120Hzまで上昇せしめる。これによつ
て冷凍室Ｆ内は強力に冷却され、温度T_Sは急速
に低下して行く。その後−22℃に達したらその時
点から３分後に周波数を90Hzとする。更に温度
T_Fが低下して（T_S＋４）である−36℃に達した
らその時点から３分後に運転周波数を60Hzに低下
させることになる。この様にして冷凍室Ｆ内は急
速に冷却されるので、食品を凍結保存する際の組
織の破壊を最小限とすることができる。又、急速
冷却運転中の全期間に渡つて電動圧縮機２０の最
大回転数とするのではなく、通常の温度制御と同
様に温度T_Fの低下に伴つて運転周波数を下げて
行くので、極低温下における電動圧縮機２０の無
駄な高速運転が無くなり、省エネルギーに寄与す
る。150分経過後は設定温度T_Sは再びスイツチ３
４が押される以前の値に復帰し、その後は通常の
運転制御に戻る。

次に第５図のフローチヤートを参照して送風機
１２の運転制御について説明する。第５図はマイ
クロコンピユータ２５のソフトウエアの内の送風
機１２の制御に関するフローチヤートを示す。電
源投入から開始してステツプS₁ですべてをリセツ
トし、ステツプS₂で電動圧縮機２０が前述の制御
によつて現在運転されているか否か判断し、運転
中であればステツプS₃に進んでフラグ１をリセツ
トし、次にステツプS₄で送風機１２をドライバ回
路３９によつてモータ１２Ｍを駆動して運転す
る。以後電動圧縮機２０の運転中はステツプS₂か
らS₄を繰り返えし、前述の如く送風機１２を運転
する。前述の急速冷却運転中も同様である。ステ
ツプS₂で電動圧縮機２０が停止中の時はステツプ
S₅に進んで後述するフラグ１がセツトされている
か判断し、現在はリセツトされているからステツ
プS₆に進み冷凍室Ｆの温度T_Fが−25℃以下か否
か判断し、否であればステツプS₇に進んで送風機
１２を停止し、ステツプS₂に戻る。

ここで冷凍室Ｆの最低設定温度T_Sは通常−22
℃であるので、前述の制御により通常は−24℃で
電動圧縮機２０は停止するので、温度T_Fが−25
℃以下になる事は通常は殆ど発生せず、従つて通
常送風機１２は電動圧縮機２０と同期して運転さ
れている。しかし乍ら前述の急速冷却運転中は冷
凍室Ｆの温度T_Fは−40℃付近若しくはそれ以下
まで低下せしめられるので、T_Fが−25℃以下と
なるのは急速冷却運転中若しくはその終了後温度
T_Fが上昇するまで所定期間となり、しかもステ
ツプS₆で是となる時は電動圧縮機２０が停止中で
あるので、後者の場合である。ステツプS₆で是の
時はステツプS₈で冷蔵室Ｒの温度T_Rが＋７℃以
上か否か判断する。温度T_Rが＋７℃より低く、
冷蔵室Ｒが冷却を必要としていない時はステツプ
S₇に進んで送風機１２は停止する。ステツプS₈で
温度T_Rが＋７℃以上となつている時は冷蔵室Ｒ
は冷却を必要とし、当然ダンパーサーモスタツト
１７も吐出口１５を開くが、冷凍室Ｆの温度T_F
は−25℃以下であるので、設定が−22℃となつて
いてもしばらくは電動圧縮機２０も送風機１２も
運転されず、吐出口１５からは冷気が供給され
ず、冷蔵室Ｒの温度T_Rがそのまま異常に上昇し
て収納食品の劣化が生ずる。そこで本発明では温
度T_Fが−25℃以下であり、且つ、温度T_Rが＋７
℃以上の場合はステツプS₈からステツプS₉に進
み、フラグ１をセツトし、更にステツプS₁₀で送
風機１２を運転する。ステツプS₅でもフラグ１が
セツトされている時はステツプS₁₀に進んで送風
機１２を運転し、ステツプS₁₁で温度T_Rが＋３℃
以下でなければステツプS₂に戻つて繰り返えし、
ステツプS₁₁で温度T_Rが＋３℃以下となつていれ
ばステツプS₁₂でフラグ１をリセツトし、ステツ
プS₇に進んで送風機S₇を停止する。

即ち、冷凍室Ｆの急速冷却運転終了後の所定期
間において温度T_Fが−25℃以下であり且つ冷蔵
室Ｒの温度T_Rが＋７℃以上の場合はマイクロ
CPU３０は電動圧縮機２０は停止したままで、
送風機１２のみを温度T_Rが＋３℃に低下するま
で運転する。これにより冷却器１０内に残留して
いる冷媒の冷却能力、或いは冷却器１０周囲に残
留している冷気を有効に利用して冷蔵室Ｒ内を冷
却し、冷凍室Ｆの急速冷却運転終了後の冷蔵室Ｒ
の異常温度上昇を確実に防止できる。この時電動
圧縮機２０は運転しない（冷凍室Ｆの温度T_Fが
所定温度に上昇するまで。）ので、省エネルギー
となる。

(ト) 発明の効果 本発明によれば冷凍室の急速冷却運転後、冷凍
室の温度が低く、しばらく電動圧縮機と送風機が
停止せしめられる状態であつても、冷蔵室の温度
が高く、冷却を必要としている場合には送風機の
みを運転して冷蔵室に冷気を供給するので冷蔵室
の異常温度上昇が防止される。又、この時電動圧
縮機は運転せず、冷却器内の残留冷媒による冷却
作用若しくは冷却器周囲の残留冷気を利用して冷
蔵室を冷却するので、冷凍室の過冷却も生じず、
又、この送風機の強制運転は冷蔵室の温度が所定
の低温度となつたら終了するので、これと相俟つ
て節エネルギーに寄与するものである。

【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
制御用電気回路のブロツク図、第２図は冷凍冷蔵
庫の側断面図、第３図は冷媒回路図、第４図は電
動圧縮機の運転周波数と冷凍室温度の関係を示す
図、第５図は送風機の制御に関するマイクロコン
ピユータのソフトウエアを示すフローチヤートで
ある。 Ｆ……冷凍室、Ｒ……冷蔵室、１２……送風
機、２０……電動圧縮機、２５……マイクロコン
ピユータ、３０……マイクロCPU。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 冷凍室と冷蔵室とを具備し、前記冷凍室の温
   度によつて圧縮機と送風機を運転し、前記冷蔵室
   の温度に基づくダンパー装置の動作によつて冷蔵
   室への冷気流入量を調節して成るものにおいて、
   急速冷却スイツチの信号により一定期間前記冷凍
   室の急速冷却運転を実行し、該急速冷却運転終了
   後、前記冷蔵室温度が高い時には冷蔵室が所定の
   低温度となるまで前記送風機が強制運転される事
   を特徴とする冷蔵庫の制御装置。