JPH0519067B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は冷凍負荷に基いて圧縮機の回転数を変
える冷蔵庫に関し、特に周波数変換装置を用いた
ものに係わる。

従来例の構成とその問題点 冷蔵庫の庫内空気を必要な状態に保つため、冷
却運転によつて単位時間に取り去るべき熱量を冷
凍負荷と言う。この冷凍負荷は庫内温度と温度設
定値との差を測定する事によつて概略を知ること
が出来る。

一方冷蔵庫の冷凍能力は圧縮機の回転数を制御
する事で広範囲に変化させることができる。

従つて冷凍負荷に基いて圧縮機の回転数を変化
させることにより必要最少限の冷却運転を行わせ
ることが可能となり、運転効率を著しく高め省エ
ネルギーに大きく貢献し得る。また庫内温度が温
度設定値になるよう常に最良の圧縮機回転数で運
転させることが可能となり、なめらかな庫内温度
制御を実現できる。

このように冷凍負荷に基いて圧縮機の回転数を
変える従来の制御システムとしては、第１図に示
すように庫内温度と温度設定値との差により電圧
−周波数変換器等を利用しリニアに圧縮機への周
波数を変え圧縮機の回転数をリニアに制御するい
わゆるリニア回路による制御方式であつたため、
回路が複雑すぎるという欠点があつた。また庫内
温度との運動制御を行う上でも、アナログ信号に
よつて周波数設定を行うため、周波数の変動また
は誤差が大きく、このため能力誤差が大きい欠点
があつた。またわずかの庫内温度変動に対しても
周波数が微妙に変動し、耳ざわりな変動音が発生
する欠点があつた。さらにリニアに圧縮機の回転
数を制御するので、低回転から高回転までの間で
どの回転数でも安定する可能性があり、圧縮機や
冷却システム配管の共振による騒音や振動を引き
おこす欠点があつた。

発明の目的 そこで本発明は、上記の点に鑑みてなされたも
ので、制御回路の簡素化を図るとともに、圧縮機
の回転数変動または誤差を低く抑え、騒音の違和
感ならびに振動を低く抑える冷蔵庫の提供を目的
とする。

発明の構成 この目的を達成するため本発明は、庫内温度お
よび温度設定値の差と予じめ設定したしきい値と
を所定時間ごとに比較し、複数段のデイジタル信
号すなわち周波数設定信号を順次周波数変換装置
に送出し、圧縮機の回転数を複数段に変化させる
ようにしたものである。

実施例の説明 以下本発明の一実施例を添付図面に従い説明す
る。

第２図〜第３図において、電源１の交流電圧
１′が整流回路２によつて直流２′に換えられ周波
数変換装置３に加えられる。この周波数変換装置
３は、デイジタル信号すなわち周波数設定信号ａ
によつてパルス幅変調信号発生器４でパルス幅変
調信号を発生し、パワー素子５で増幅スイツチン
グされ、可変電圧−可変周波数の交流パルス幅変
調電圧３′に変換される。周波数変換装置３の出
力周波数は約30〜90Hzの範囲で連続的に変えられ
るもので、これによつて圧縮機６の回転数は1600
〜5300rpmの範囲で変化する。

一方、周波数変換装置３に加えられるデイジタ
ル信号すなわち周波数設定信号ａは比較制御装置
７の出力で、この比較制御装置７は、急速冷凍、
あるいは解凍等の操作スイツチ８と、庫内温度セ
ンサ９および温度設定器１０との入力により、予
じめ設定されたプログラムに基きマイクロコンピ
ユータ１１で論理演算処理して、制御弁、フアン
モータ等の負荷１２を作動せしめるとともに、周
波数変換装置３に周波数設定信号ａに与える。さ
らに比較制御装置７の内部構成は、マイクロコン
ピユータ１１が主体となり、発信器１３の発振周
波数入力を基準にマイクロコンピユータ１１内で
各種タイマーを作つている。庫内温度センサ９の
入力及び温度設定器１０の入力は、予じめ設定さ
れたプログラムが格納されているメモリ１４から
中央演算処理装置１５を通じてデータラツチ１６
にデイジタルデータが送出されＤ／Ａ変換器１７
によつてそのデイジタルデータに相当する基準電
圧と比較器１８で比較される。比較された結果は
中央演算処理装置１５にもどされ、この動作を、
前記デイジタルデータを変えてくり返し行うこと
により、庫内温度値に相当するデータｂと温度設
定値に相当するデータｃとが得られ、このデータ
ｂとデータｃとの差を演算処理装置１５で論理演
算することにより温度差値が得られる。次に予じ
め設定されたしきい値に相当するデータがメモリ
１４から取り出され中央演算処理装置１５で前記
温度差値と所定タイマー時間ごとに比較され、そ
の結果周波数に相当するデイジタルがデータラツ
チ１９を通じて周波数変換装置３を送出される。
ここで、メモリ１４、中央演算処理装置１５、デ
ータラツチ１６，１９は、ワンチツプマイクロコ
ンピユータ１１で構成してある。

なお、周波数変換装置３にはデイジタル信号が
加えられるので、所定タイマー時間と圧縮機回転
数との間に細かい対応関係を持たせることも可能
であるが、この実施例ではこの対応関係を一部説
明容易なように変更している。

以下、庫内温度および温度設値の差と、周波数
設定信号ａとの対応例を示すとともにその運転状
態を第４図から第６図を参照して説明する。

第４図は冷却運転時の運転状況が示され、庫内
温度が温度設定値に対し0.5deg℃高い温度差値を
しきい値とし、0.5deg℃低い温度差値をしきい
値とし、このしきい値より温度差値が上のゾ
ーンをαゾーン、しきい値との間をβゾー
ン、しきい値より下のゾーンをγゾーンとす
る。これらのしきい値で区分されるゾーンに対応
して、運転状態を第５図の如く対応させてある。

第４図の左図において冷却運転開始時、庫内温
度が温度設定値に対ししきい値より高いαゾー
ンにあるため周波数設定値の上限周波数〔90Hz〕
で運転を開始し、この時比較制御装置７から周波
数変換装置３へ上限周波数〔90Hz〕に相当する周
波数設定信号ａが出力され圧縮機６が運転され
る。運転開始後Ａ時間経過した時点イで、庫内温
度と温度設定値の温度差（以下温度差と略す）が
まだαゾーンにあるため周波数設定信号ａは１段
アツプするところであるがすでに上限周波数に達
しているためその上限周波数〔90Hz〕で運転を継
続する。その後Ｂ時間経過した時点ロで温度差
は、βゾーンに達したためその周波数〔90Hz〕で
運転を継続する。さらにＢ時間経過ごとに温度差
が比較制御装置７で検出され、温度差がγゾーン
に達した時点ハで周波数設定信号ａは１段ダウン
し〔80Hz〕となる。この後Ｂ時間経過ごとに同様
の制御をくり返す。第４図の右図では、冷却運転
開始時に、庫内温度と温度設定値の温度差が、し
きい値との間つまりβゾーンにある場合で、
この時周波数設定値としての中間周波数〔53Hz〕
で圧縮機６の運転を開始する。Ａ時間経過した時
点ニで、温度差がγゾーンにあるため、運転周波
数を１段ダウンし〔37Hz〕とする。その後Ｂ時間
経過した時点ホでは、温度差がまだγゾーンにあ
るため周波数をさらに１段ダウンし〔30Hz〕とな
る。さらにＢ時間経過した時点ヘでは、温度差が
まだγゾーンにあるため周波数をさらに１段ダウ
ンし〔０Hz〕すなわち圧縮機６を停止する。次い
でＢ時間経過した時点トでは、温度差がβゾーン
になると、運転とその状態で継続し圧縮機６は停
止している。その後Ｂ時間経過ごとに温度差が比
較制御装置７で検出され、温度差がαゾーンに達
した時点チで、今度は、〔０Hz〕後の再スタート
を行ない、第５図に示す通り中間周波数〔37Hz〕
で運転を行なう。この後Ｂ時間経過ごとに同様の
制御をくり返し、庫内温度と温度設定値の温度差
がしきい値との温度範囲内にはいるように、
圧縮機６の運転周波数すなわち回転数を制御する
ものである。

第６図は、上記制御動作を示す比較制御装置７
のフローチヤートである。冷却運転はこのフロー
チヤートに示す信号の流れによつて連続状態で制
御が行われるものである。本実施例では運転周波
数を30Hzから90Hzまで７段階としている。まず冷
却運転開始時は庫内温度のゾーンを検出するサプ
ルーチンを呼び出し、ｂ点からサブルーチンを実
行しαゾーンかβゾーンかまたはγゾーンか検出
する。この結果により運転開始時の周波数を決定
しＡ時間運転しｃ点に至る。その後前記サブルー
チンを呼び出し室温がαゾーンなら周波数を１段
アツプし、βゾーンならその周波数のまま運転を
継続し、γゾーンなら周波数を１段ダウンする。
なおｄ点に示すように現在０Hzであれあ１段アツ
プする時は37Hz運転からストートしている。冷却
運転が停止しない場合はｅ点のＢ時間経過のタイ
マー処理を行つた後ｃ点にもどり以下同様の処理
を行い、運転が停止の時はｆ点に行き運転を停止
する。以上の通り制御されるが、その冷蔵庫に於
て圧縮機６を45Hz近傍で運転した時に、圧縮機６
および配管パイプ等の共振現象により騒音、振動
が大きくなるため、45Hz±５Hzの間は周波数を設
定するのをさけ、37Hz次いで53Hzとしてある。

かかる構成により、冷却運転時において、冷凍
負荷すなわち庫内温度に応じて圧縮機６回転数を
変化させ冷凍能力を制御することが可能となる。
またこの冷蔵庫は、デイジタル信号ａにより制御
される周波数変換装置３とマイクロコンピユータ
１１を主体とした比較制御装置７で構成されてい
るので、複雑な制御を簡単な回路構成で行なうこ
とができる。さらに、デイジタル信号ａによつて
周波数の設定を行なうため、圧縮機６の回転数変
動または誤差を極めて低くおさえることが出来
る。そのうえ、庫内温度をしきい値との間に
維持するよう制御し、このしきい値との間で
は周波数がそのままの値で継続されるため、わず
かの庫内温度変動に対して周波数が微妙に変動す
ることなく耳ざわりな変動音の発生が解消でき
る。また複数段に周波数を変化させているため、
あらかじめ、圧縮機６や冷却システム配管の共振
や共振音をさけて周波数を設定しておくことによ
り、騒音や振動を極めて低くおさえることが出来
る。さらに冷却運転開始時に、立上りのよい運転
が可能となるとともに運転開始から適切な周波数
で運転を始めることができる。またＡ、Ｂ時間を
Ａ時間の方を長くすることにより、第１回目の温
度比較が安定運転に入つてから行えるため、運転
初期の不安定状態の検出をさけることが出来る。

また実施例には示していないが、しきい値を２
つ以上で構成し、庫内温度および温度設定値の温
度差がそのしきい値を割るごとに周波数を１段上
げたりまたは下げたりする制御も、本構成のまま
で実現でき、さらに複雑できめ細かな制御が可能
となる。

発明の効果 以上の説明からも明らかなように本発明の冷蔵
庫は、周波数設定信号により圧縮機の回転数を複
数段に変えるデイジタル制御形の周波数変換装置
と、庫内温度および温度設定値の差と予じめ設定
したしきい値とを比較し、このしきい値より上か
下かによつて所定時間ごとに前記圧縮機の回転数
を順次上昇、または下降あるいは現状維持する前
記周波数設定信号を送出する比較制御装置とで構
成したものであるから、回路構成が簡単になると
ともに、圧縮機の回転数変動または誤差を極めて
低くおさえることが出来、さらに圧縮機や冷却シ
ステム配管の共振をさけて回転数設定することに
より振動及び騒音を極めて低くすることができる
効果が得られるものである。

また予じめ設定するしきい値を２つ以上で構成
することにより、このしきい値の間では圧縮機の
回転数が変化せずわずかの庫内温度変動に対して
回転数が微妙に変動することなく、耳ざわりな変
動音の発生が防止できる。

さらにしきい値で区分されるゾーンに応じて運
転開始時の周波数を決めたことにより、立上り運
転特性が良くなるとともに、運転開始時から適切
な周波数で運転を始めることができる。

そのうえ庫内温度変動時と庫内温度安定時とで
検出のための所定時間間隔を変更して成るもので
あるから、運転初期の不安定な状態での検出およ
び制御をさけることが出来、制御性能の向上が図
れる効果が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の冷蔵庫における制御方式図、第
２図は本発明一実施例の冷蔵庫のブロツク図、第
３図は同冷蔵庫の制御回路図、第４図は同冷蔵庫
の動作説明図、第５図は各温度差値における運転
状態対応図、第６図は動作フローチヤート図であ
る。 ３……周波数変換装置、６……圧縮機、７……
比較制御装置、ａ……周波数設定信号。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 周波数設定信号により圧縮機の回転数を複数
   段に変えるデイジタル制御形の周波数変換装置
   と、庫内温度および温度設定値の差と予じめ設定
   したしきい値とを比較し、このしきい値より上か
   下かによつて所定時間ごとに前記圧縮機の回転数
   を順次上昇、または下降あるいは現状維持する前
   記周波数設定信号を送出する比較制御装置とより
   構成した冷蔵庫。 ２ 予じめ設定するしきい値を少なくとも２つ以
   上のしきい値とし、庫内温度と温度設定値の差が
   前記しきい値で区分されるどのゾーンにあるかを
   所定時間ごとに判定し、周波数設定信号を送出す
   る比較制御装置を構成した特許請求の範囲第１項
   記載の冷蔵庫。 ３ 運転開始時に庫内温度と温度設定値の差がし
   きい値で区分されるどのゾーンにあるかを判定
   し、所定の周波数の周波数設定信号を送出する比
   較制御装置を構成した特許請求の範囲第２項記載
   の冷蔵庫。 ４ 庫内温度安定時にどのゾーンにあるかを判定
   する所定時間の時間間隔を変更する比較制御装置
   とした特許請求の範囲第２項記載の冷蔵庫。