JPH09236367A - 線形圧縮機を具備した冷蔵庫制御装置 - Google Patents

線形圧縮機を具備した冷蔵庫制御装置

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JPH09236367A JP9000156A JP15697A JPH09236367A JP H09236367 A JPH09236367 A JP H09236367A JP 9000156 A JP9000156 A JP 9000156A JP 15697 A JP15697 A JP 15697A JP H09236367 A JPH09236367 A JP H09236367A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷蔵庫の運転時、使用条件に関わらず恒常的
に最適の駆動を行う線形圧縮機を用いて、圧縮機の冷凍
能力を制御し得るようにした線形圧縮機を具備した冷蔵
庫制御装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 線形圧縮機11の運転率を計算する運転
率計算部100と、線形圧縮機11のピストンの行程距
離を用いて冷凍能力を算出する冷凍能力計算部200
と、前記冷凍能力に従いピストン行程距離を制御して恒
常的に一定した運転率を維持させる制御部300と、を
備えて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、線形圧縮機を具備
した冷蔵庫制御装置に係るもので、詳しくは、冷蔵庫の
運転時、使用条件に関わらず常に最適の駆動を行う線形
圧縮機を用いて圧縮機の冷凍能力を制御し得るようにし
た線形圧縮機を具備した冷蔵庫制御装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、冷蔵庫においては、図5に示すよ
うに、冷媒ガスを高温高圧に圧縮する圧縮機11と、該
圧縮機11で圧縮された高圧の冷媒ガスを液状冷媒に凝
縮させる凝縮器12と、該凝縮器12で凝縮された冷媒
を低温の液状冷媒に作る毛管(capillary tube)13
と、該毛管13を通って流入した低温の液状冷媒を蒸発
させる蒸発器14と、冷凍室15内部に位置して該冷凍
室15の設定された温度に従いオン/オフされ前記圧縮
機11及びファンモータ16の電源供給を制御する温度
調節器17と、から構成されていた。図中、未説明符号
18は冷蔵室、19は冷蔵庫本体、20は断熱壁、21
は吸入管である。
【0003】そして、図6は、前記圧縮機11、ファン
モータ16、及び温度調節器17の連結関係を示してい
る。このように構成された冷蔵庫の冷却動作に対し説明
する。冷凍室15内部の一方側に位置した温度調節器1
7は、図5及び図6に示したように、冷凍室15の温度
が設定温度よりも高いと、スイッチをオンさせて圧縮機
11及びファンモータ16に電源を供給し、該圧縮機1
1は冷媒ガスを高温高圧に圧縮して凝縮器12に送る。
その後、該圧縮された冷媒ガスは前記凝縮器12で周囲
空気と熱交換された後毛管13に流入する。
【0004】次いで、該毛管13に流入された冷媒ガス
は低温の液状冷媒となって圧力の強化により蒸発器14
に流入し、該蒸発器14は該低温の液状冷媒を蒸発させ
て冷凍室を冷却し、前記蒸発されたガスは再び冷媒ガス
として圧縮機に吸入される。以後、前記冷凍室15が十
分冷却された後温度が設定温度よりも低くなると、温度
調節器17のスイッチはオフされ、圧縮機11及びファ
ンモータ16が停止して冷却動作が終了する。
【0005】即ち、このような過程を反復しながら冷却
作用が行われる。そして、このような従来冷蔵庫は、周
囲温度が30℃で、前記冷凍室15及び冷蔵室18に食
品がない場合、前記線形圧縮機11を20分程度連続し
て運転した後停止させる動作を反復して行って、前記冷
凍室15の温度を約−18℃程度に維持されるようにす
る。ここで、前記圧縮機11の運転される時間比率を運
転率といい、この場合の線形圧縮機の運転率を求める
と、以下のようである。
【0006】 運転率=運転時間/(運転時間+停止時間)×100% 式(1) =20/(20+25)×100=44.4% ところが、前記冷蔵庫は、周囲温度の変化により断熱壁
20を通って冷蔵庫内に浸透する熱量及び凝縮器での熱
交換量が変化し易いので、効率も一定ではない。即ち、
前記断熱壁20を通った熱浸透量(熱負荷)Qが、Q=
F +QR =h F F ΔTF +hR R ΔTR であると
き、若し、hR R を2hF F に置換し、h値を温度
に関係しない一定した値と仮定すると、 熱浸透量Q=hF F (ΔTF +2ΔTR ) 式(2) となる。
【0007】ここで、QF は冷凍室15の断熱材を通し
た冷凍室への熱浸透量、QR は冷蔵室18の断熱材を通
した冷蔵室への熱浸透量、hは熱伝達係数、Aは熱伝達
面積、ΔTは温度を夫々示す。そこで、前記式に従い周
囲温度の変化に拘わらずに、前記冷蔵室18の温度は3
℃に維持され、前記冷凍室15の温度が−18℃に維持
される冷蔵庫において、周囲温度が15℃から30℃に
変化する場合を見ると、周囲温度が15℃であるとき熱
浸透量Q=〔hF F {(15−(−18))+2(1
5−3)}〕=57hF F で、周囲温度が30℃であ
るときは熱浸透量Q=102hF F となる。
【0008】従って、周囲温度が30℃であるときの浸
透熱量は、周囲温度が15℃であるときよりも約1.8
倍増加して、線形圧縮機の単位時間当りの冷凍能力も冷
蔵庫の周囲温度に従い変化することが分かる。又、凝縮
器の熱交換量も同様な方法により表現すると、Q=hc
AcΔTcで温度が変化すると、ΔTcが変化するに従
い熱交換量も変化することが分かる。
【0009】このように、冷蔵庫の効率的な運転のため
には、冷蔵庫が運転される周囲環境及び冷蔵庫の食品保
管状態に従い冷凍能力も変化すべきである。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】然るに、このような従
来冷蔵庫制御装置においては、主に往復動式線形圧縮機
を用いるため、モータの回転数とピストンの行程距離が
恒常的に一定し、線形圧縮機の冷凍能力も一定して、冷
蔵庫を効率的に運転することができないという問題点が
あった。
【0011】本発明の目的は、線形圧縮機のモータコイ
ルに印加される電流を変化させる簡単な方法により線形
圧縮機に加えられた吸入圧と吐出圧を制御する線形圧縮
機を用いて、冷蔵庫の使用条件に従い前記線形圧縮機の
冷凍能力を変化させて冷蔵庫が常に最適の運転率を有し
得るようにした線形圧縮機を具備した冷蔵庫制御装置を
提供しようとするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】このような本発明に係る
線形圧縮機を具備した冷蔵庫制御装置においては、線形
圧縮機の運転率を計算する運転率計算部と、線形圧縮機
のピストンの行程距離を用いて冷凍能力を算出する冷凍
能力計算部と、前記冷凍能力に従いピストン行程距離を
制御して恒常的に一定した運転率を維持させる制御部
と、から構成される。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に対し
説明する。一般に、通常の線形圧縮機においては、図7
に示すように、ピストンスプリング31、外板(outer
lamination)32、モータコイル33、永久磁石34、
内板35、シリンダー36、ピストン37、吐出バルブ
38、及び吸入バルブ39を備えて構成される。
【0014】そして、本発明は、このような通常の線形
圧縮機を適用して形成される。即ち、線形圧縮機のピス
トン37の行程はモータコイル33に印加された電流を
変化させることにより制御可能であるから、前記圧縮機
内部にピストン位置センサを付設して冷蔵庫の運転中ピ
ストン37の行程距離を測定し、圧縮機に流れる電流量
を検出して運転率を計算すると共に、該運転率により冷
蔵庫が運転される条件を予測するものである。
【0015】そして、このような線形圧縮機を具備した
本発明に係る冷蔵庫制御装置は、圧縮機のピストン37
の行程距離から現在圧縮機の運転される状態の冷凍能力
を計算し、その結果に従い冷蔵庫の最適の冷凍効率のた
めの運転率が恒常的に30%〜50%になるように、図
1に示すように、トライアックを通って圧縮機に供給さ
れる電流中所定時間tR の間電流供給を中止させる位相
制御を行って圧縮機の電流量を制御する。
【0016】即ち、本発明に係る線形圧縮機を具備した
冷蔵庫制御装置の第1実施例においては、図2に示すよ
うに、圧縮機11に流れる電流を検出する電流検出器1
10及び該電流検出器110の検出結果に従い電流検出
時間と検出されない時間により運転率を計算する第1計
算機120からなる運転率計算部100と、前記圧縮機
11内の所定位置に設置されてピストンの位置を感知す
る位置センサ210及び該感知されたピストンの位置か
ら行程距離を計算して冷凍能力を予測する第2計算機2
20からなって前記圧縮機11の冷凍能力を算出する冷
凍能力計算部200と、前記圧縮機11に入力する電流
波形を位相制御するトライアック310、該トライアッ
ク310を圧縮機11の運転率及び冷凍能力に従い駆動
させる冷凍能力調節器320、及び該冷凍能力調節器3
20を制御する制御器330からなって前記冷凍能力に
従いピストン行程距離を制御して常に適正な運転率を維
持させる制御部300と、から構成される。
【0017】このように構成された本発明の第1実施例
の動作に対し説明する。冷蔵庫の周囲温度が低くて冷蔵
室18及び冷凍室15の熱浸透量が減少すると、圧縮機
11の瞬間的な冷凍能力よりも熱浸透量が小さいため、
前記圧縮機11の運転率は減少し運転時間も減らして、
前記圧縮機11は稼動してから直ぐ停止する。このよう
な場合、冷蔵庫が安定した状態に至らないまま運転を停
止するものであるから、冷蔵庫の運転率は減少する。
【0018】このとき、制御器330により制御される
冷凍能力調節器320は、トライアック310を通って
前記圧縮機11に入力する電流の位相を制御し、前記圧
縮機11のピストン行程距離を減少(tR の増加)させ
て圧縮機の冷凍能力を減らす。従って、前記圧縮機11
が発する瞬間冷凍能力は減少し、冷蔵庫の運転率は30
%以下に落ちないように維持される。
【0019】又、冷蔵庫の周囲温度が高くて冷蔵庫の熱
浸透量が増加し、圧縮機11の冷凍能力が所定の状態に
維持される場合、前記冷蔵庫の運転率は上昇して50%
を超すようになる。このとき、前記冷凍能力調節器32
0は、前記圧縮機11のピストン行程距離を増加(tR
の減少)させて前記圧縮機11の冷凍能力を高め、前記
冷蔵庫の運転率が50%以上にならないように維持す
る。
【0020】次いで、前記冷凍能力計算部200の第2
計算機220は、前記ピストン位置センサ310から測
定されたピストン行程距離を用いて予測冷凍能力を前記
制御部300の制御器330に伝送し、前記運転率計算
部100の第1計算機120は電流検出器110から検
出された結果に従い運転率を計算して前記制御器330
に伝送し、前記制御部300の制御器330は前記伝送
された冷凍能力と運転率に応じて前記トライアック31
0及び冷凍能力調節器320を制御する。
【0021】即ち、前記冷蔵庫はこのような運転過程を
反復して行って冷蔵庫の最適冷凍効率を維持させる。一
方、本発明の第2実施例は、図3に示すように、前記第
1実施例において圧縮機11内にピストン位置センサを
連結することが容易でない場合、冷凍能力計算部200
の構成を変更して行う。
【0022】即ち、冷凍能力計算部200′は前記蒸発
器14入口側に設置された第1温度センサ230aで感
知された温度から圧縮機11の吸入圧を計算する吸入圧
計算機240と、凝縮器12中央部に設置された第2温
度センサ230bで感知された温度から圧縮機吐出圧を
計算する吐出圧計算機250と、前記吸入圧と吐出圧、
及び前記電流検出器110で夫々測定された電流量から
ピストン行程距離を計算して冷凍能力を予測する第3計
算機260と、蒸発器14出口側に設置されて感知され
た温度を前記制御部300の制御器330に伝送する第
3温度センサ230cと、から構成される。そして、前
記圧縮機11の吸入圧及び吐出圧を測定する温度センサ
230a,230bの代りに圧力センサを用いることも
可能である。
【0023】このように構成された本発明の第2実施例
の動作に対し説明する。前記第3温度センサ230cが
蒸発器の出口側で感知された温度を制御器330に伝送
すると、該制御器330は前記蒸発器14の入口と出口
との温度差が発生しないように前記圧縮機11の冷凍能
力を制御して、冷蔵庫の運転率が恒常的に30%〜50
%になるように調節する。
【0024】更に、本発明の第3実施例においては、冷
凍能力計算部200″は、図4に示すように、前記第2
実施例の蒸発器14の出口側に付設された温度センサ2
30cの代りに、前記圧縮機11の吸入管21に圧縮機
11から10cm程度離れた地点に付設されて吸入管の温
度を測定する温度センサ230dと、冷蔵庫のケース側
に付設されて冷蔵庫の周囲温度を測定し前記制御部30
0の制御器330に伝送する更に他の温度センサ230
eと、から構成される。
【0025】このように構成された本発明の第3実施例
に対し説明する。前記制御器330は前記圧縮機11の
ピストン行程距離を変化させて圧縮機11の冷凍能力を
調節して、前記吸入管の温度と冷蔵庫の周囲温度とが恒
常的に不変に維持されるように制御する。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る線形圧
縮機を用いた冷蔵庫制御装置においては、複数の温度セ
ンサ又は圧力センサ、電流検出器、及びピストン位置セ
ンサを付設し連結する簡単な構成により、冷蔵庫の運転
される状態を把握し、これを用いて圧縮機の冷凍能力が
制御される線形圧縮機を用いて冷蔵庫が最適の運転状態
を維持し得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る線形圧縮機を具備した冷蔵庫制御
装置のトライアックを用いた位相制御時の電流波形図で
ある。
【図2】本発明に係る線形圧縮機を具備した冷蔵庫制御
装置の第1実施例を示したブロック図である。
【図3】本発明に係る線形圧縮機を具備した冷蔵庫制御
装置の第2実施例を示したブロック図である。
【図4】本発明に係る線形圧縮機を具備した冷蔵庫制御
装置の第3実施例を示したブロック図である。
【図5】従来冷蔵庫の構成を示した図である。
【図6】図5の圧縮機、ファンモータ、及び温度調節器
の連結関係を示した図である。
【図7】通常の線形圧縮機の構成を示した断面図であ
る。
【符号の説明】
11…圧縮機 12…凝縮器 13…毛管 14…蒸発器 17…温度調節器 100…運転率計算部 110…電流検出器 120…第1計算機 200,200′,200″…冷凍能力計算部 210…ピストン位置センサ 220…第2計算機 230a〜230e…温度センサ 240…吸入圧計算機 250…吐出圧計算機 260…第3計算機 300…制御部 310…トライアック 320…冷凍能力調節器 330…制御器

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 線形圧縮機の運転率を計算する運転率計
    算部と、 前記線形圧縮機のピストンの行程距離を用いて冷凍能力
    を算出する冷凍能力計算部と、 前記冷凍能力に従いピストン行程距離を制御して恒常的
    に一定した運転率を維持させる制御部と、を備えて構成
    されることを特徴とする線形圧縮機を具備した冷蔵庫制
    御装置。
  2. 【請求項2】 前記運転率計算部は、圧縮機に流れる電
    流を検出する電流検出器と、該電流検出器の検出結果に
    従い電流検出時間と検出されない時間により運転率を計
    算する第1計算機と、を備えたことを特徴とする請求項
    1に記載の線形圧縮機を具備した冷蔵庫制御装置。
  3. 【請求項3】 前記冷凍能力計算部は、前記圧縮機内の
    所定位置に設置されてピストンの位置を感知する位置セ
    ンサと、該感知されたピストンの位置から行程距離を計
    算して冷凍能力を予測する第2計算機と、を備えたこと
    を特徴とする請求項1に記載の線形圧縮機を具備した冷
    蔵庫制御装置。
  4. 【請求項4】 前記制御部は、前記圧縮機に入力する電
    流波形を位相制御するトライアックと、該トライアック
    を前記圧縮機の運転率及び冷凍能力に従い駆動させる冷
    凍能力調節器と、該冷凍能力調節器を制御する制御器
    と、を備えたことを特徴とする請求項1に記載の線形圧
    縮機を具備した冷蔵庫制御装置。
  5. 【請求項5】 前記冷凍能力計算部は、蒸発器入口側に
    設置された第1温度センサと、該第1温度センサで感知
    された温度から前記圧縮機の吸入圧を計算する吸入圧計
    算機と、凝縮器中央部に設置された第2温度センサと、
    該第2温度センサで感知された温度から前記圧縮機の吐
    出圧を計算する吐出圧計算機と、前記吸入圧と吐出圧及
    び前記電流検出器で夫々測定された電流量からピストン
    行程距離を計算して冷凍能力を予測する第3計算機と、
    前記蒸発器出口側に設置されて感知された温度を前記制
    御部に伝送する第3温度センサと、を備えたことを特徴
    とする請求項1に記載の線形圧縮機を具備した冷蔵庫制
    御装置。
  6. 【請求項6】 前記冷凍能力計算部は、前記蒸発器入口
    側に設置された第1温度センサと、該第1温度センサで
    感知された温度から圧縮機の吸入圧を計算する吸入圧計
    算機と、前記凝縮器中央部に設置された第2温度センサ
    と、該第2温度センサで感知された温度から圧縮機吐出
    圧を計算する吐出圧計算機と、前記吸入圧と吐出圧及び
    前記電流検出器で夫々測定された電流量からピストン行
    程距離を計算して冷凍能力を予測する第3計算機と、前
    記圧縮機の吸入管及び冷蔵庫のケース側に夫々付設され
    て該吸入管温度と冷蔵庫の周囲温度とを測定して前記制
    御部に伝送する更に他の温度センサと、を備えたことを
    特徴とする請求項1に記載の線形圧縮機を具備した冷蔵
    庫制御装置。
  7. 【請求項7】 前記蒸発器入口側と前記凝縮器の中央部
    に前記第1温度センサ及び第2温度センサの代りに圧力
    センサを夫々付設して構成されることを特徴とする請求
    項5に記載の線形圧縮機を具備した冷蔵庫制御装置。
JP9000156A 1995-12-29 1997-01-06 線形圧縮機を具備した冷蔵庫制御装置 Expired - Fee Related JP2950786B2 (ja)

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