JPH065151B2 - 冷蔵庫 - 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、特に回転数変換装置を用いたものに係わる。

従来の技術 冷蔵庫の庫内空気を必要な状態に保つため、冷却運転に
よっ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
事によっ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。

従っ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。

発明が解決しようとする問題点 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５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一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
あったため、回路が複雑すぎるという欠点があった。ま
た庫内温度との連動制御を行う上でも、アナログ信号に
よっ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った。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った。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
きおこす問題があった。

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、騒音の異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。

問題点を解決するための手段 この目的を達成するための本発明は、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、その結果によっ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
るための回転数設定信号を回転数変換装置に送出する比
較制御装置を設けたのである。

作用 本発明の冷蔵庫は、比較制御装置が所定時間ごとに回転
数設定信号を回転数変換装置に送出するので、圧縮機の
回転数は所定時間経過するまでは変動することがないの
で、圧縮機の回転数の変動が少ない。

実施例 以下本発明の一実施例を添付図面に従い説明する。

第１図，第２図において、電源１の交流電圧１′が整流
回路２によって直流２′に換えられ回転数変換装置３に
加えられる。この回転数変換装置３は、ディジタル信号
すなわち回転数設定信号ａによってパルス幅変調信号発
生器４で圧縮機６のモータ回転位置に応じたパルス幅変
調信号を発生し、パワー素子５で増幅スイッチングさ
れ、可変電圧の回転位置同期パルス幅変調圧３′に変換
される。回転数変換装置３の出力電圧は約４０〜２５０
Ｖの範囲で連続的に変えられるもので、これによって圧
縮機６の回転数は1800〜5400rpmの範囲で変化する。

一方、回転数変換装置３に加えられるディジタル信号す
なわち回転数設定信号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
スイッチ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
イクロコンピュータ１１で論理演算処理して、制御弁、
ファンモータ等の負荷１２を作動せしめるとともに、回
転数変換装置３に回転数設定信号ａを与える。さらに比
較制御装置７の内部構成は、マイクロコンピュータ１１
が主体となり、発振器１３の発振周波数入力を基準にマ
イクロコンピュータ１１内で各種タイマーを作ってい
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を通じてデータラッチ
１６にディジタルデータが送出されＤ／Ａ変換器１７に
よってそのディ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、前記ディジタルデータ
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、その結果回転数に相
当するディジタルデータがデータラッチ１９を通じて回
転数変換装置３に送出される。ここで、メモリ１４、中
央演算処理装置１５、データクラッチ１６，１９は、ワ
ンチップマイクロコンピュータ１１で構成してある。

なお、回転数変換装置３にはディ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、回転数設定信号
ａとの対応例を示すとともにその運転状態を第３図から
第４図を参照して説明する。

第３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Ｉと
し、0.5deg℃低い温度差値をしきい値IIとし、このしき
い値Ｉより温度差値が上のゾーンをａゾーン、しきい値
ＩとIIの間をβゾーン、しきい値II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、運転状態は表の如く対応させてある。

第３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Ｉより高いαゾーンにあるため回
転数設定値の上限回転数［5400回転］で運転を開始し、
この時比較制御装置７から回転数変換装置３へ上限回転
数［5400回転］に相当する回転数設定信号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ゾーンにあるため回転数設定信号αは１段
アップするところであるがすでに上限回転数に達してい
るためその上限回転数［5400回転］で運転を継続する。
その後Ｂ時間経過した時点ロで温間差は、βゾーンに達
したためその回転数［5400回転］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回転数設定信号
ａは１段ダウンし［4800回転］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３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ＩとIIの間つまりβゾーンにある場合で、この時
回転数設定値としての中間回転数［3200回転］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、運転回転数を１段ダウンし［22
00回転］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ゾーンにあるため回転数をさんに１段ダウ
ンし［1800回転］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ゾーンにあるため回転数をさらに
１段ダウンし［０回転］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、運転を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、［０回転］後の再スタートを行ない、表に示す通り
中間回転数［2200回転］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ＩとIIの温度範囲内にはいるよう
に、圧縮機６の運転回転数を制御するものである。

第４図は、上記制御動作を示す比較制御装置７のフロー
チャートである。冷却運転はこのフローチャートに示す
信号の流れによって連続状態で制御が行われるものであ
る。本実施例では運転回転数を1800回転から5400回転ま
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ブ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回転数を
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ゾーンなら回転数を１段アップ
し、βゾーンならその回転数のまま運転を継続し、γゾ
ーンなら回転数を１段ダウンする。なおｄ点に示すよう
に現在０回転であれば１段アップする時は2200回転運転
からスタートしている。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った後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、この冷蔵庫に
於て圧縮機６を2700回転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、2700回転±300回転の間は回転数を設定す
るのをさけ、2200回転次いで3200回転としてある。

かかる機構により、冷却運転時において、冷却負荷すな
わち庫内温度に応じて圧縮機６の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、
ディジタル信号ａにより制御される回転数変換装置３と
マイクロコンピュータ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、ディジタル信号ａによっ
て回転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ＩとIIの間に維持するよう制御
し、このしきい値ＩとIIの間では回転数がそのままの値
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
解消できる。また複数段に回転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
共振音をさけて回転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
運転開始時から適切な回転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全運転に入ってから行える
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
い値を割るごとに回転数を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、庫
内温度および温度設定値の差に基いて複数段に回転数設
定信号を送出する比較制御装置と、この回転数設定信号
により圧縮機の回転数を複数段に変える回転数変換装置
とより成り、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、その結果に
よって所定時間ごとに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ように比較制御装置を構成
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
の回転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回転数で運転を始め
ることができる。

そのうえ運転開始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図は本発明一実施例の冷蔵庫のブロック図、第２図
は同冷蔵庫の制御回路図、第３図は同冷蔵庫の動作説明
図、第４図は動作のフローチャート図、第５図は従来の
冷蔵庫における制御方式図である。 ３……回転数変換装置、６……圧縮機、７……比較制御
装置、ａ……回転数設定信号。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】庫内温度および温度設定値の差に基いて複
   数段に回転数設定信号を送出する比較制御装置と、前記
   複数段の回転数設定信号により圧縮機の回転数を複数段
   に変える回転数変換装置とより成り、前記比較制御装置
   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、その結果によって所定
   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ように構成した冷蔵庫。
2. 【請求項２】予じめ設定するしきい値を少なくとも２つ
   以上のしきい値で構成し、このしきい値で区分されるゾ
   ーンに対応して所定時間ごとに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ように構成した特
   許請求の範囲第１項記載の冷蔵庫。
3. 【請求項３】比較制御装置は運転開始時にしきい値で区
   分されるゾーンに対応した回転数設定値から運転開始す
   るように構成した特許請求の範囲第２項記載の冷蔵庫。
4. 【請求項４】比較制御装置は運転開始時と庫内温度安定
   時とで前記所定時間の時間間隔を変更して成る特許請求
   の範囲第３項記載の冷蔵庫。