JPH05141838A - 冷蔵庫の温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷凍室の室内負荷の増大を検出し、この増大
量と庫外温度とに基づいて冷凍室の制御温度を修正する
とともに、この修正された制御温度にて送風機と圧縮機
の動作を制御する冷蔵庫の温度制御装置を提供すること
を目的とする。 【構成】 従温度センサ５２の検出した冷凍室の従温度
ＴＳと庫外温度センサ５６の検出した庫外温度ＴＢとに
基づき冷凍室の設定温度ＴＡを修正して制御温度ＴＫを
決定する温度決定部５８と、制御温度ＴＫと主温度セン
サ５１の検出した冷凍室の主温度ＴＭとに基づき圧縮機
モータ６１と送風機モータ６２の動作を制御する制御信
号を出力する制御信号出力部５９とからなる制御手段５
７を備えた温度制御装置Ｋである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は冷蔵庫の温度制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明に先行する特公平３−５１９８９
号公報には、庫外温度センサによる温度検出値に基づい
て、ダンパ装置を駆動制御する駆動制御回路のチルド温
度基準値及び冷蔵温度基準値を変更する温度補償回路を
備えた冷蔵庫が開示されている。尚、この温度補償回路
は、冷凍室仕様及びチルド室仕様並びに冷蔵室仕様のい
ずれかに切換え設定される仕様切換室の温度制御に関す
るものであり、温度補償のために用いられていた仕様切
換室センサ加熱用のヒータを不要となすことを目的とし
たものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記公報に開示された
冷蔵庫にあっては、温度補償回路が仕様選択室の温度変
化には直接関係なく庫外温度センサの検出した庫外温度
だけに基づいて温度基準値を変更するものであるため、
仕様選択室に食品が投入されたとき等仕様選択室の庫内
負荷の増減を検出することはできず、この庫内負荷の増
減に基づいた的確な温度制御を行なえない問題があっ
た。また、仕様選択室以外の貯蔵室の温度制御を考慮し
たものではないため、温度基準値の変更が他の貯蔵室の
温度制御に生かされない不具合があった。

【０００４】そこで本発明では、冷凍室負荷の増大を検
出し冷凍室負荷の増大量と庫外温度とに基づいて冷凍室
の制御温度を修正するとともに、冷蔵室や氷温室等他の
貯蔵室の温度制御にも生かすことができる冷蔵庫の温度
制御装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、蒸発器に冷媒
を供給する圧縮機と、蒸発器で冷却された冷気を冷凍室
へ供給する送風機と、冷凍室の温度に基づいて前記圧縮
機と送風機の動作を制御する制御装置とを備えた冷蔵庫
において、前記制御装置は、冷凍室の温度を設定する温
度設定手段と、冷凍室の温度を検出する主温度センサ及
び従温度センサと、庫外温度を検出する庫外温度センサ
と、設定温度、庫外温度、主及び従温度とに基づき前記
圧縮機及び送風機の動作を制御する制御信号を出力する
制御手段とからなり、この制御手段は、前記従温度と庫
外温度とに基づき設定温度を修正して制御温度を決定す
る温度決定部と、前記制御温度と主温度とに基づき前記
制御信号を出力する制御信号出力部とを備えた冷蔵庫の
温度制御装置を提供するものである。

【０００６】

【作用】温度決定部は、従温度センサの検出した冷凍室
の従温度と庫外温度センサが検出した庫外温度とに基づ
いて、温度設定手段の設定温度を適宜修正して制御温度
を決めるものであり、従温度は冷凍室の温度変化をとら
えるデータとして作用し、このデータは冷凍室の負荷変
動の把握にも利用できるため、負荷変動と庫外温度変化
に合わせた制御温度を決定することができる。そして制
御信号手段は、従来のような庫外温度だけに基づいて変
更される基準温度にはない負荷変動を加味した制御温度
と主温度センサが検出した冷凍室の主温度とに基づいて
制御信号を出力するため、冷凍室の負荷変動と庫外温度
変動に基づいた圧縮機及び送風機の動作制御を可能にす
るとともに、他の貯蔵室の温度制御にも生かせる。

【０００７】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例を説明す
る。

【０００８】１は家庭用冷蔵庫であり、この冷蔵庫１は
その本体を構成する前面開口の断熱箱２と、この開口を
閉塞する扉３，４，５，６，７，８とで構成されてい
る。

【０００９】１１は断熱箱２の内部を上下に仕切る横仕
切壁であり、本実施例ではこの横仕切壁１１の上方を凍
結温度に冷却される冷凍室１２、下方を食品が凍結しな
い温度に冷却される貯蔵室とするものである。尚、貯蔵
室は仕切前部材１３及び仕切板１４により更に上下に仕
切られ、仕切板１４の上方を３℃程度の温度に冷却され
る冷蔵室１５、下方を−１℃〜７℃程度の温度帯で温度
設定可能な選択室１６としている。

【００１０】扉３及び４は、冷凍室１２に対応する回動
式の扉であり、扉４には冷凍室の開口を左右に仕切る仕
切体１７を設けている。扉５及び６は冷蔵室１５に対応
する回動式の扉であり、扉６には冷蔵室の開口を左右に
仕切る仕切体１８を設けている。

【００１１】扉７及び８は、選択室１６において縦仕切
壁３０によって左右に仕切られるボトル室及び野菜室に
対応する引き出し式扉であり、両扉にはそれぞれ主とし
てボトル及び野菜を収納するための上面開口の容器２
１，２２が着脱自在に設けてある。

【００１２】冷凍室１２の背部には冷却器カバー３１と
断熱箱２とで形成される冷却器室があり、この冷却器室
には冷却器としてのプレートフィン型蒸発器（図示せ
ず）及びシロッコファン等の送風機３２が配置されてい
る。尚、冷却器室は、カバー３１に形成した吹出口３
３，３４及び３５にて冷凍室１２と連通する一方、横仕
切壁１１によって冷蔵室１５と連通している。

【００１３】冷凍室１２は棚３６及び３７により上中下
３段に仕切られており、下段は縦仕切板３８により左右
に仕切られている。また、中段左側の後部には自動製氷
機３９が配置されており、この後部空間を製氷室とい
う。製氷室は製氷機カバー４０にて覆われるとともに中
段左側の前部と仕切られている。さらに、縦仕切板３８
の左側の空間には自動製氷機で製作した氷を貯める容器
４１が出し入れ自在に配置してある。縦仕切板３８の右
側空間には、底板４２、左右側板及び背板からなる容器
４３が冷凍室の底壁となる横仕切壁１１の上面と間隔を
存して引き出し自在に配置されており、この空間を急速
冷凍室という。この容器の底板にはアルミニウム等熱伝
導性の良好な金属板を採用している。

【００１４】尚、冷凍室１２に吹き出された冷気は、容
器４３の底板４２と横仕切壁１１とで作られる冷気帰還
路４４を介して冷却器室の下部へ帰還する。また、以下
の説明の便宜上、急速冷凍室を第２冷凍室４６、それ以
外の冷凍室を第１冷凍室４５と称する。

【００１５】第１冷凍室４５には、その温度を検出する
ための２つの温度センサが設けてあり、２つのうちの一
方は吹出口３４の近傍に設けられた主温度センサ５１で
あり、２つのうちの他方は製氷室の製氷皿近傍に設けら
れた従温度センサ５２である。また、第２冷凍室４６に
は、吹出口３５近傍に温度センサ５３が設けられ、容器
４３の底板４２下面に接触する負荷検知センサ５４が設
けてある。

【００１６】次に第１冷凍室の温度を制御する温度制御
装置Ｋを図１のブロック回路図に基づき説明する。

【００１７】５５は第１冷凍室４５の冷却温度（以下設
定温度という）を設定する温度設定手段、５６は冷蔵庫
外の温度を検出する庫外温度センサである。

【００１８】５７は温度設定手段５５の設定温度ＴＡ、
庫外温度センサ５６の検出した庫外温度ＴＢ、主温度セ
ンサ５１の検出した主温度ＴＭ及び従温度センサ５２の
検出した従温度ＴＳに基づいて、圧縮機の動作を制御す
る圧縮機モータ等の圧縮機駆動手段６１及び送風機モー
タ６２の動作を制御する制御信号を出力する制御手段と
してのマイクロコンピュータである。尚、本実施例にお
いては、主従温度センサ５１，５２、庫外温度センサ５
６、温度設定手段５５及び制御手段５７にて制御装置Ｋ
を構成するものである。

【００１９】制御手段５７は、従温度ＴＳと庫外温度Ｔ
Ｂとに基づいてファジィ推論を行ない設定温度ＴＡを修
正した制御温度ＴＫを決定する制御温度決定部５８と、
決定された制御温度ＴＫと主温度ＴＭとに基づいて制御
信号を出力する制御信号出力部５９とを備えている。

【００２０】以上の構成に基づき本発明の温度制御装置
による温度制御動作について図５の動作フローチャート
図に基づき説明する。尚、送風機モータ６２は、「高速
回転・定常回転・停止」の３通りの状態に制御可能なも
のである。

【００２１】まず、電源が投入されると、ステップＳ１
で設定温度ＴＡを入力し、ステップＳ２で設定温度ＴＡ
を制御温度ＴＫとしてとりこむ。次に、ステップＳ３で
主温度ＴＭが制御温度ＴＫより大きいか否かが判断さ
れ、大きければステップＳ４で圧縮機駆動手段６１にＯ
Ｎ信号を出力して圧縮機を運転させ、ステップＳ５で送
風機モータ６２を定常回転で動作させるＯＮ信号を出力
して送風機３２を定常運転で運転しステップＳ８へ移行
する。ステップＳ３で大きくなければ、ステップＳ６で
圧縮機駆動手段６１にＯＦＦ信号を出力して圧縮機を停
止させ、ステップＳ７で送風機モータ６２にＯＦＦ信号
を出力して送風機３２を停止させステップＳ３へ復帰す
る。尚、以上のステップＳ１〜Ｓ７までの制御動作は、
従来の温度制御動作と変わりはなく、以下のステップＳ
８〜Ｓ１２までに本発明の制御動作の特徴がある。

【００２２】ステップＳ８では、従温度ＴＳが主温度Ｔ
Ｍより一定温度Ｃだけ大きいか否かが判断され、ＴＳが
ＴＭより一定温度以上大きくなければステップＳ３へ復
帰し、ＴＳがＴＭより一定温度以上大きければ、ステッ
プＳ９で送風機モータ６２を高速回転とする高速信号を
出力して、ステップＳ１０で従温度ＴＳと主温度ＴＭと
の温度差Ａを算出するとともに庫外温度ＴＢをサンプリ
ングし、ステップＳ１１でサンプリングしたＴＢと算出
したＡとに基づきファジイ推論を行ない制御温度ＴＫの
シフトダウン量Ｂを決定する。ステップＳ１２では、Ｔ
ＫからＢを差し引いた値を制御温度ＴＫとして制御温度
の修正を行ないステップＳ３へ復帰する。

【００２３】尚、一定温度Ｃは従温度センサ５２を配置
する場所及び冷凍室１２の容量に応じて適宜設定される
ものである。

【００２４】ステップＳ８での判断において、ＴＳがＴ
Ｍより一定温度以上大きいということは、従温度センサ
近傍の温度が負荷投入（本実施例では製氷皿に給水動作
がなされたことに該当する）によって通常状態に比べて
大きく変化したことを示すものであり、この変化の検出
にて負荷投入を判断するものである。この負荷投入によ
る温度上昇を抑制するためには、圧縮機及び送風機の連
続運転が必要である。このため、ステップＳ９では送風
機モータ６２を高速回転にすることによって冷凍室への
冷気供給量を増大するようにしている。また、ステップ
Ｓ１１でシフトダウン量を決め、ステップＳ１２で制御
温度ＴＫを下げることによって、圧縮機及び送風機を停
止させないようにしている。これらによって負荷投入に
よる温度上昇を極力抑制することが可能となる。

【００２５】次にステップＳ１１におけるファジイ推論
について説明する。まず、従温度ＴＳと主温度ＴＭとの
温度差Ａに対するメンバーシップ関数を変数〔０，５．
６〕の区間で入力値（やや高い・高い・非常に高い）の
３通りに正規化し、庫外温度ＴＢに対するメンバーシッ
プ関数を変数〔１．９，３２．５〕の区間で入力値（低
い・適正・高い）の３通りに正規化し、後述する制御ル
ールにて定まるシフト量Ｂに対するメンバーシップ関数
を変数〔０，３．４〕の区間で入力値（小・やや小・中
・やや大・大）の５通りに正規化したいわゆるファジイ
変数の定義を線図化したものが図６及び図７である。

【００２６】尚、このシフト量Ｂを決定する制御ルール
（ルール１〜９の９通りのルール）を表１に示すように
定めた。

【００２７】

【表１】

【００２８】例えば温度差Ａが「高い」かつ庫外温度Ｔ
Ｂが「低い」の場合には、シフト量Ｂはルール４により
「やや大」と判定される。一方、温度差Ａが「やや高
い」かつ庫外温度ＴＳが「適正」の場合には、シフト量
Ｂはルール２により「やや小」と判定される。ただし、
実際の数値を変数にあてはめた場合には、温度差として
２通りの結果が、庫外温度として２通りの結果がそれぞ
れ得られ、その条件では４通りの組み合わせがあるの
で、それぞれについてルールの結論を出す必要がある。
この結論を「シフト量，適合度」で表すものとする。

【００２９】次にファジイ推論の過程を図６及び図７に
基づき説明する。まず、それぞれのルール毎の結論（即
ちシフト量Ｂとその適合度０〜１）をＭＩＮ−ＭＡＸ法
により求める。

【００３０】ルールに対しては、２つの変数に対応さ
せた２つの入力値のうちの小さい方（ＭＩＮ）を適合度
とし、ルールによる出力値をシフト量Ｂとすることで
そのルールの結論とする。

【００３１】そして全ての結論に対して、全結論値に
おける適合度とシフト量Ｂに基づいて図６（ｃ）に示す
ような線図化を行なった後、同図中斜線部分の重心を重
心法によって求め、その重心値の中で適合度が最大とな
るもの（ＭＡＸ）をシフト量Ｂと定め、この定められ
たシフト量Ｂに基づきＴＫからＢを差し引いた値を制御
温度ＴＫとして温度決定部５８の出力値とする。

【００３２】その実験値の一例を示す。図６（ａ），
（ｂ）に示すように、温度差Ａが２℃で庫外温度ＴＢが
７℃であった場合には、温度差Ａとして「高い，０．６
２５」と「やや高い，０．３７５」の２通りの結果が得
られ、庫外温度ＴＢとして「低い，０．５６３」と「適
正，０．４３７」の２通りの結果が得られた。各結果を
組み合わせたとき４通りのルール（ルール番号１，２，
４，５）ができるため、これらのルールに対して図６
（ｃ）に示すように、ＭＩＮ−ＭＡＸ法により負荷の大
きさとして「やや大」が、シフト量Ｂとして「２℃」が
推論された。この２℃から制御温度ＴＫを前回定めたＴ
Ｋから２℃差し引いたものとして、温度制御を行なう。

【００３３】また、他の例として図７（ａ），（ｂ）に
示すように温度差Ａが４．４℃で庫外温度ＴＢが３０℃
であった場合には、温度差Ａとして「高い，０．６２
５」と「非常に高い，０．３７５」の２通りの結果が得
られ、庫外温度ＴＢとして「高い，０．６８７」と「適
正，０．３１３」の２通りの結果が得られた。各結果を
組み合わせたとき４通りのルール（ルール番号５，６，
８，９）ができるため、これらのルールに対して図７
（ｃ）に示すように、負荷の大きさとして「やや小」
が、シフト量Ｂとして「１．４℃」が推論された。この
１．４℃から前回定めたＴＫから１．４℃差し引いたも
のを新しい制御温度ＴＫとして温度制御を行なう。

【００３４】このような推論の実行は、汎用のマイクロ
コンピュータやディジタルシグナルプロセッサを利用す
ることにより実現することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、温度決定
部が冷凍室の温度（従温度）と庫外温度との両者に基づ
いて冷凍室の設定温度を修正するため、冷蔵庫周囲の温
度だけでなく冷凍室の室内負荷の増減を検出して冷凍室
の制御温度を決めることができる。またこの決定された
制御温度と冷凍室の温度（主温度）とで圧縮機と送風機
を制御するため、冷凍室の内外負荷の変動に対応した冷
凍室の温度制御を行なうことができる。特に冷凍室内に
製氷室或いは急速冷凍室を設けた冷蔵庫にあっては、従
温度センサとして製氷室或いは急速冷凍室に配置した温
度センサを兼用することで上述の温度制御が行なえるた
め、負荷投入による冷凍室の温度上昇を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の温度制御装置のブロック回路図であ
る。

【図２】本発明の冷蔵庫の扉を開いた状態を示す外観斜
視図である。

【図３】冷蔵庫の扉を外した状態を示す斜視図である。

【図４】冷凍室の正面図である。

【図５】温度制御装置における温度制御動作を示すフロ
ーチャート図である。

【図６】一つの例を用いファジイ推論の過程を説明する
ための線図である。

【図７】他の例を用いファジイ推論の過程を説明するた
めの線図である。

【符号の説明】

１ 冷蔵庫 １２ 冷凍室 ５１ 主温度センサ ５２ 従温度センサ ５５ 温度設定手段 ５６ 庫外温度センサ ５７ 制御手段 ５８ 温度決定部 ５９ 制御信号出力部 Ｋ 温度制御装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蒸発器に冷媒を供給する圧縮機と、蒸発
   器で冷却された冷気を冷凍室へ供給する送風機と、冷凍
   室の温度に基づいて前記圧縮機と送風機の動作を制御す
   る制御装置とを備えた冷蔵庫において、前記制御装置
   は、冷凍室の温度を設定する温度設定手段と、冷凍室の
   温度を検出する主温度センサ及び従温度センサと、庫外
   温度を検出する庫外温度センサと、設定温度、庫外温
   度、主及び従温度とに基づき前記圧縮機及び送風機の動
   作を制御する制御信号を出力する制御手段とからなり、
   この制御手段は、前記従温度と庫外温度とに基づき設定
   温度を修正して制御温度を決定する温度決定部と、前記
   制御温度と主温度とに基づき前記制御信号を出力する制
   御信号出力部とを備えたことを特徴とする冷蔵庫の温度
   制御装置。