JPS603203B2 - 電子式タイマを用いた制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、冷蔵庫において必要とされる種々の機能、た
とえば、圧縮機の起動および停止、除霜開始および終了
等の制御に用いる電子式タイマを用いた制御装置に関す
るものである。

従来、冷蔵庫の制御において、種々の時間による制御が
行なわれる場合が多い。

その代表的なものは‘１１ 圧縮機起動時等にみられる
過大電流の流れている時間（この時間が長い場合には過
負荷と判断し、電流をオフする必要がある。

以下、この時間を過負荷時間と呼ぶ。）の制御■ 上記
の過負荷時間後、つぎの再起動までに必要な時間（以下
、これを過負荷休止時間と呼ぶ。

）【３’除霜時間の制御 ‘４１除霜完了から、つぎの除霜開始までの時間（以下
、これを除霜休止時間と呼ぶことにする）の制御等であ
る。

普通【１’〜‘小こ対する時間は、それぞれ数秒、数分
、数１ぴ分、数時間〜数ｌｑ時間程度である。従釆、‘
１１および‘２１に対しては熱時定数を利用したバイメ
タル式スイッチ、あるいはコンデンサＣと抵抗Ｒによる
時定数回路を利用したタイマ等が【３１および｛州こ対
しては機械式のタイマが使用される場合が多いが、これ
はそれぞれつぎのような欠点を有する。‘１１ Ｃ，Ｒ
充放電形タイマは、数分の時間を発生するために極めて
大なるコンデンサを必要とし、実用的でない。

‘２１ バイメタル等の機械的な電気接点を伴なう場合
には、接点開閉による火花発生により、ガスの充満した
部屋で使用する場合にはガス爆発を誘起するおそれがあ
るため、防像装置が必要である。

また、接点の劣化という問題もある。【乳 機械式タイ
マは単機館の場合が多く、このため使用目的に応じてそ
れぞれ複数のタイマを用意する必要がある。‘４１ 機
械的な動きを伴なうタイマでは可動部の劣化による信頼
度低下がある。

そのため、複数のフリップフロップ回路を縦続接続した
電子式タイマを用いて種々の制御時間信号を得ることが
知られている。

しかしながら、上述した電子式タイマを用いて圧縮機の
過負荷時間および過負荷休止時間を設定する制御信号を
得る場合、それぞれの制御信号を個別の電子式タイマで
発生する必要があった。

すなわち、圧縮機の過負荷時間は圧縮機の起動後の時間
であり、圧縮機の過負荷休止時間は圧縮機の停止後の時
間であるから、タイマのリセットのタイミングが異なる
ためである。本発明の目的は、１つの電子式タイマを用
いて圧縮機の過負荷時間および過負荷休止時間を設定す
る制御信号を得ることができるようにしたことにある。

このような目的を達成するために、本発明では圧縮機の
過負荷休止時間自体、それほど正確である必要はなく、
また、電子式タイマから取り出される制御信号のリセッ
トのためには、その制御信号を取り出している段の近傍
のみをリセットすれば、ほとんど設定時間に誤差を伴な
うことはないという点に着目し、フリツプフロップ回路
を多段に縦続接続した電子式タイマの所定の段から第１
の制御用時間信号を、それより上位の段から第２の制御
用時間信号を出力し、圧縮機に流れる過負荷電流の検出
信号と、第１の制御用時間信号とに応動して、圧縮機の
駆動を停止するとともに第２の制御用時間信号を出力す
る段およびそれより下段で第１の制御用時間信号を出力
する段より上位の段の少くとも一部の段のフリップフロ
ップ回路をリセットし、かつ、第２の制御用時間信号に
応動して、圧縮機を再起動させるようにしたことに特徴
がある。

以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す図であって、冷蔵庫の
圧縮機の過負荷制御回路である。

即ち、冷蔵庫の圧縮機では起動時の過負荷時間が規定の
期間（たとえば約２．５秒）を越えた場合、過負荷状態
から圧縮機を保護するために圧縮機の起動を停止する必
要がある。また、圧縮機が停止してからそれを再起勤す
る場合、圧縮機の負荷との関係から規定の過負荷休止時
間（たとえば約１６０秒）ののち再起動させる必要があ
る。第１図の実施例はこれらの機能を有するものである
。１図において、端子１は圧縮機の２の起動または停止
のためのディジタル信号入力端子であり、このディジタ
ル信号はたとえぱ冷蔵庫内の温度を政世する温度センサ
（図示せず）から適当な処理回路を総て入力させる。

３は圧縮機２を駆動するための交流電流、４は入力端子
１等の制御信号によって圧縮機２の起動または停止を制
御する制御素子（たとえばＦＬＳ；ＦｉｖｅＬａｙｅｒ
Ｓｗｉにｈが用いられている）、５は圧縮機２の過負荷
を検出する過負荷検出回路（詳細は後述する）である。

６および７は論理穣回路、８は微分回路である。９はＲ
−Ｓフリツプフロツプで、リセット端子Ｒに“１”、セ
ット端子Ｓに“０”が入力されると出力端子Ｑに“１”
が出力され、また、リセット端子Ｒに“０”。

セット様子Ｓに“１”が入力されると出力端子Ｑに“０
”が出力されるような機能をもっている。１０は２進カ
ウンタ（図の場合は１４ビットの２進カウンタを示す）
で、フリップフロップＣ，，Ｃ２・・・・・・Ｃ，４を
それぞれ縦続接続した構造からなり、各フリップフロツ
プＣ，，Ｃ２，Ｃ，４がそれぞれ１ビットを構成してい
る。

なお、各ビットを構成するそれぞれのフリップフロツブ
はこれに限定されるものではない。１１は各フリツプフ
ロツプの電源端子、Ｒ，，Ｒ２，…・・・Ｒ，４はそれ
ぞれ、フリツプフロッブＣ，，Ｃ２…・・・Ｃ，４のリ
セット信号入力端子であり、０，，０２，・・・・・・
０，４はそれぞれ、フリップフロップＣ，，Ｃ２・・・
・・・Ｃ，４の出力端子である。

また、１２は２進カゥンタ１０を駆動するためのクロッ
クパルス発生回路で、たとえば、商用電源を半波整流し
た後、波形整形したパルスが使用される。以下、第１図
の動作を説明する。

いま、クロックパルス発生回路１２として商用周波数５
０ＨＺを半波整流したクロックバルスを用いた場合、２
進カウンタ１０の第８番目のフリツプフロツブＣ８の出
力端子Ｃ８には周知のカウンタ動作により約２．５秒毎
に“０”または“１”のレベルの信号が表われることに
なる。同様に第１４番目のフリップフロツプＣ，４の出
力端子○，４には約１６項砂毎に“０”または“１”の
信号が表われる。而して、圧縮機の制御信号入力聡子１
に圧縮機の駆動信号として“１”が入力されると、Ｒ−
Ｓフリップフロップ９の出力端子Ｑに“１”がセットさ
れている（電源投入と同時に“１”にセットされるよう
になっている）と、論理鏡回路６の出力として“１”が
出力され、この信号によって制御素子４がオンして、圧
縮機２が駆動される。

一方、論理積回路６の出力の立上り信号は微分回路８を
通して、２進カウン夕１０のフリツプフロツプＣ，，Ｃ
２……Ｃ８の各リセツト信号入力端子Ｒ，，Ｒ２……Ｒ
８に印加され、これらのフリツプフロツプＣ，．Ｃ２・
・・・・・Ｃ８をクリャーし、圧縮機２の過負荷時間の
初期値を０として計数を開始する。さて、圧縮機２の起
動と同時に過負荷検出回路５から過負荷信号が検出され
、この信号が論理鏡回路７に印加される。

ここに、過負荷信号とは、圧縮機２は普通、起動から充
分な回転数になるまで、あるいは負荷が重くて圧縮機２
が起動しない場合、圧縮機２に定格以上の過負荷電流が
流れた場合の信号である。この過負荷電流を、たとえば
第２図に示すような過負荷検出回路で検出する。すなわ
ち、過負荷電流検出回路は電流トランス２１を使用し、
その一次巻線２２には圧縮機の駆動亀流が加えられ、そ
の二次巻線２３には直流電源２４から抵抗２５を適して
所定の直流バイアス、すなわち、駆動電流の値が規定値
以内であれば、過負荷検出出力端子２６には出力は現わ
れず、過負荷電流（規定値以上の電流）が流れたときの
み、交流電源３の周波数に同期したパルス信号が出力端
子２６から出力されるような条件の直流バイアスが印放
されている。上記出力端子２６の信号はそのまま、また
は整流などの処理回路を経て、論理穣回路７に加えられ
ている。一方、二進カウンタ１０の第８番目のフリツプ
フロツプＣ８の出力端子０８が上記論理回路７に接続さ
れており、この出力端子０８には圧縮機２の起動から約
２．５秒後に“１”が現われる。

いま、過負荷時間が２．５秒以上持続した場合を考える
と、過負荷検出回路５からの出力も“１”となるため、
論理簿回路７の出力として“１”が現われ、この信号が
Ｒ−Ｓフリツプフロツプ９のセット端子Ｓに印加される
。このとき、Ｒ一Ｓフリツプフロツプ９のリセット端子
には“０”が印加されているので、その出力端子Ｑには
“０”信号が現われる。したがって、入力信号端子１に
駆動信号“１”が印加されていたとしても論理鏡回路６
の出力は“０”となり、この信号によって、制御素子４
はオフされ、圧縮機２は駆動を停止する。すなわち、こ
の制御回路によって、過負荷時間が約２．９趣以上持続
すると、自動的に圧縮機２は駆動を停止する。次に、過
負荷休止時間の制御について述べる。

前述のように、論理頚回路７の出力に“１”が現われる
と、この出力信号は２進カウンタ１０のフリップフロッ
プＣ３…・・・Ｃ，４の各々のリセット端子Ｒ９…・・
・Ｒ，４に印加され、フリツプフロツプＣ９…・・・Ｃ
，４をクリャーし、過負荷休止時間の初期値をほぼ０と
して計数を開始する。なお、ほぼ０というのはこの２進
カウンタ１０が過負荷時間の検出を兼用しているために
生じる誤差分のためである。さて、前述の過負荷制御の
結果、圧縮機２が停止すると、過負荷検出回路５の出力
は“０”となり、したがって、Ｒ−Ｓフリツプフロツプ
９のセット端子には“０”が印加される。それ故、この
ままの状態では圧縮機２は停止状態を持続する。この停
止状態では２進カウンタ１０が過負荷休止，時間を計数
しており、圧縮機２の停止時点から約１６０秒後に、フ
リップフロップＣ，４の出力端子“１”が現われ、この
信号がＲ−Ｓフリップフロツプのリセット端子Ｒに印加
されるので、その出力端子Ｑに“１”が出力され、入力
端子１に“１”が印加されていると、制御素子４をオン
にして圧縮機２を再起勤する。すなわち、圧縮機２の停
止後、約１６０秒以後でないと再起動が行なわれない制
御回路となる。以下、この動作が繰返される。なお、過
負荷時間が約２．５秒以内であれば、論理積回路７の出
力には“１”は現われないので、圧縮機２は定常運転に
入る。

以上説明した実施例においては過負荷時間を約２．５秒
、過負荷休止時間を約１６の妙こ設定したが、これらの
時間は２進カウンタ１０のフリツプフロッブの段数を適
宜設定することによって容易に変更することができる。

また、微分回路８の出力によってフリツプフロツプＣ，
〜Ｃ８をクリヤーしているが、たとえば、フリップフロ
ップち，Ｃ６，Ｃ７およびＣ８のみをクリャしても時間
的誤差は少ない。同時に、論理積回路７の出力でフリッ
プフロツプＣ９，……Ｃ，４をクリヤーしているが、た
とえばフリツプフロツプＣ，．，・・・・・・Ｃ，４の
みをクリヤーしても時間的誤差は少ない。特に、このよ
うにクリヤーを一部のフリップフロツプに限定すること
によって、各フリップフロップに必要なＩＪセット端子
を少なくできるので、集積化された半導体で構成する場
合は好段合である。また、フリップフロップＣ９，・・
・・・・Ｃ，４のクリヤーを微分回路６の出力で行なう
ことも容易である。第３図は本発明の他の一実施例を示
す図であって、冷蔵庫の除霜制御回路付加した図である
。

すなわち、冷蔵庫においては冷却期間中にェバポレータ
に霧が形成され、これが多量に形成されると冷蔵庫の冷
却効率が悪くなる。したがって、適当な時期にェバポレ
ータの除霜を行なう必要がある。本実施例は除霜時間（
約４２分）と除霜休止時間（約２１時間）を周期的に行
なう除霜制御回路を付加したものである。図において、
３０は除霜用ヒータ、３２は除霜用ヒータへの電力の供
給を制御する制御素子（たとえばＦは）である。３３は
２進カウンタで、フリツプフロツプＣ・，Ｃ２，…・・
・Ｃ２３を縦続接続したものであり、第１図の実施例に
比し段数が増加した２進カウンタである。

したがって、第３図に示したものに限定されるものでは
ない。３６はクロックパルス発生回路で、第１図に示す
クロツクパルス発生回路１２と同じものである。その他
の符号は第１図の同じ符号のものに対応する。

圧縮機の制御については、前に詳細に説明したので、こ
こでは、除霜用ヒータ３０の制御を中心に説明する。

２進カウンタのフリツプフロップが“０”の状態から計
数を開始したとすると２進カゥンタの１８番目のフリッ
プフロップＣ，８の出力端子○，８には約４２分毎に“
１”および“０”の信号が、また、第２２蚤目のフリッ
プフロツプＣ蟹の出力端子０２３には約２幼時間毎に“
１”および“０”の信号が現われる。

なお、これらの各フリツプフロツプの一部が“０”でな
い状態から計数を開始すると、初期においては出力端子
０，８および０２３それぞれ約４２分および約２幼時間
とは異なった時間に“１”または“旧”の信号が現われ
るが、このような誤差が生じるのは、冷蔵庫の設置時と
か、停電の場合であり、初期におけるこれらの誤差は冷
蔵庫の状態に大して問題にならない。勿論２進カゥンタ
に初期値を設定することも容易に実施することは可能で
ある。さて、説明を簡単にするために、各フリップフロ
ップが“０”にセットされた状態から計数を開始すると
すると、フリップフロップＣ，８の出力端子○，８には
約４２分後に“１”が出力される。

この世力はフリップフロップＣ蟹のＩＪセット端子Ｒ２
３に印加されるが、この時点ではフリップフロップＣ斑
は“０”の状態であるので、その出力端子０２３には何
ら変化はない。次に、計数開始後、役２幼時間でフリツ
プフロツプＣ２３の出力端子０２３に出力“１”が現わ
れ「 この出力は制御素子３２をオンし、除霜用ヒータ
３０が動作して、ヱバポレータの除霜を開始する。更に
、出力端子０２３に“１”が現われた時点から約４２分
後にフリップフロップＣ，８の出力端子○，８に“１”
が現われ、この出力でフリツプフロップＣ２３はリセッ
トされその出力端子０２３には“０”が現われるので、
制御素子３２はオフとなり、除霜ヒータは動作を停止す
る。すなわち、この回路によってフリツプフロツブＣ２
３の出力端子０２３には第４図に示すような出力波形が
得られる。図において、Ｔ，は除霜周期（約泌時間）、
Ｌは除霜時間（約４２分）を示す。なお、除霜休止時間
はＴ，一Ｔ２（約２１時間）である。以上の回路により
、除霜周期約２幼時間、除霜時間約４２分の制御回路が
構成できるが、それぞれの時間はこれらの時間に限定さ
れるものではなく、２進カウンタの段数および最終段の
フリッブフロッブへ印加するりセット信号のとり出し方
によって適宜設定することが可能である。一般に、除霜
ヒータ３０は圧縮機２が停止している状態で動作する。

したがって、除霜ヒータ３川ま圧縮機２の制御素子４に
並列に接続されており、制御素子４がオフのとき、除霜
ヒータ３０‘ま電源３から圧縮機２の巻線を介して電力
が供甥溝されるように構成されている。なお、巻線のイ
ンピーダンスは非常に小さいので、損失は少ない。また
、２進カウンタは過負荷制御と除霜制御とを兼用し、第
１番目から第１４番目までのフリツブフロツプを共用し
ているので、除霜周期Ｔ，および除霜時間Ｔ２に対して
数分程度の誤差を生じるが、Ｔ，，Ｔ２に比して充分小
さいので実用上問題はない。以上述べたように、本発明
によれば、１つの蚤子式タイマを用いて、それぞれ異な
る時間から始まる過負荷時間および過負荷休止時間を設
定することができるので、制御装置の小形化、低価格化
を実現できる。

等、きわめて優れた利点を持たせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は過負荷電
流検出回路の具体的一実施例を示す図、第３図は本発明
の他の実施例を示す図、第４図は第３図に示す回路の出
力波形を示す図である。 図において、１は入力信号端子、２は圧縮機、３は交流
亀源、４は制御素子、５は過負荷電流検出回路、６およ
び７は論理積回路、８は微分回路、９はＲ−Ｓフリツプ
フロツプ、１川ま２進カウンタ、１ １は電源端子、１
２はクロツクパルス発生回路、Ｃ，，Ｃ２，……Ｃ，４
はフリップフロツプ、０，，０２，……○，４は出力端
子、Ｒ，，Ｒ２……Ｒ，４はリセット信号入力端子、で
ある。第２図 第４図 第１図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ フリツプフロツプ回路を多段に縦続接続した電子式
   タイマと、該電子式タイマの所定の段から第１の制御用
   時間信号を、上記所定の段よりり上位の段から第２の制
   御用時間信号を出力する手段と、圧縮機に流れる過負荷
   電流を検出する手段と、該検出手段からの検出信号と、
   上記出力手段から得られる第１の制御用時間信号とに応
   動して、上記圧縮機の駆動を停止するとともに、上記第
   ２の制御用時間信号を出力する段およびそれより下段で
   上記第１の制御用時間信号を出力する段より上位の段の
   少くとも一部の段のフリツプフロツプ回路をリセツトす
   る手段と、上記出力手段から得られる第２の制御用時間
   信号に応動して、上記圧縮機を再起動させる手段とから
   なることを特徴とする電子式タイマを用いた制御装置。 ２ さらに、上記圧縮機を起動および再起動する時に、
   上記第１の制御用時間信号を出力する段およびそれより
   下段の少くとも一部の段のフリツプフロツプ回路をリセ
   ツトする手段を有することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の制御装置。