KR101130638B1

KR101130638B1 - 냉각 저장고 및 그 압축기의 제어 방법

Info

Publication number: KR101130638B1
Application number: KR1020097017037A
Authority: KR
Inventors: 나오시 콘도; 아키히코 히라노; 신이치 카가; 마사히데 야토리; 히데유키 타시로
Original assignee: 호시자키 덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2007-02-26
Filing date: 2007-02-26
Publication date: 2012-04-02
Anticipated expiration: 2027-02-26
Also published as: CN101611274B; KR20100004965A; US8474280B2; EP2116796A1; EP2116796A4; US20100082160A1; WO2008105055A1; EP2116796B1; CN101611274A

Abstract

편차 산출 수단(42)은 온도 센서(35)에 의해 검출된 저장고 내부 온도와, 목표 온도 설정 수단(41)으로부터 제공되는 목표 온도의 편차를 소정 시간마다 산출하고, 이것을 편차 적산 수단(46)에서 적산하고, 그 적산값이 소정의 기준값을 넘는 것을 조건으로 하여 압축기를 구동하는 인버터 모터의 회전수를 증대시킨다. 따라서, 예를 들어 문이 일시적으로 개방되어 저장실 내부로 외기가 도입됨으로써 저장고 내부 온도가 일시적으로 상승해도 온도 편차의 적산값은 급변하지 않으므로, 압축기의 회전수가 과민하게 반응하여 급속히 고속이 되거나 하지 않아 제어가 안정된다. 저장고 내부 온도의 급변에 대하여 불필요한 과민함으로 응답하는 것을 방지할 수 있어, 보다 높은 효율로 운전할 수 있게 한다.

Description

냉각 저장고 및 그 압축기의 제어 방법{REFRIGERATING STORAGE CABINET AND CONTROL METHOD FOR COMPRESSOR THEREOF}

본 발명은 인버터 모터에 의해 압축기를 구동하는 냉각 저장고 및 그 압축기의 제어 방법에 관한 것이다.

최근, 예를 들어 업무용 냉장고에서는 속도 제어가 가능한 인버터 압축기를 구비한 것이 보급되고 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).

인버터 압축기를 구비하는 것의 장점은 여러 가지가 있으며, 일예로서 컨트롤 냉각 운전 시의 고효율화를 들 수 있다. 이는, 저장고 내부를 설정된 목표 온도로 유지하는 컨트롤 냉각 운전을 행하는 경우, 저장고 내부 온도가 목표 온도에 가까워졌을 때에는 이에 따라 인버터 압축기의 속도(회전수)를 단계적으로 떨어뜨리게 제어하는 것이다. 이 제어 방식을 취하면 압축기의 연속 온(ON) 시간이 압도적으로 길어지며, 바꾸어 말하면 온 오프의 절환 횟수가 큰 폭으로 감소하여 고효율화, 에너지 절약을 도모할 수 있다.

특허 문헌 1: 일본 특허 공개 제2002-195719호 공보

그렇지만, 종래의 제어 방법은 일정 시간마다 저장고 내부 온도와 목표 온도의 편차를 구하고, 그 편차가 큰 경우에는 회전수를 높이고 편차가 작아지면 회전 수를 낮추도록 하고 있었기 때문에, 인버터 압축기의 회전수 변동이 불필요하게 커지는 문제가 있었다. 예를 들어, 저장고 내부가 식품을 냉각하기에 적절한 목표 온도와 가깝게 유지되고 있는 컨트롤 냉각 운전 시에 일시적으로 반복하여 문을 개폐시키면 저장고 내부 온도가 일시적으로 급상승하기 때문에 저장고 내부 온도와 목표 온도의 편차가 일시적으로 커지는 시기가 출현한다. 이와 같은 경우, 저장고 내부 온도는 급상승해도 저장고 내부에 수용되어 있는 식재(食材)는 열용량이 크기 때문에 그다지 승온되지는 않지만, 종래의 제어 방법에 따르면 인버터 압축기의 회전수는 저장고 내부 온도와 목표 온도의 편차의 크기에 의존하여 결정되기 때문에 즉시 회전수가 높아진다.

그런데, 이 경우에도 문이 닫히고 어느 정도의 시간이 경과하면 저장고 내부 온도는 급속히 저하되므로, 다시 회전수는 낮게 억제할 수 있다고는 해도 일시적인 온도 상승에 불필요하게 응답하여 회전수를 높이기 되므로 효율면에서는 바람직하지 않다.

본 발명은 상기와 같은 사정에 근거하여 완성된 것으로서, 저장고 내부 온도의 급변에 대하여 불필요한 과민함으로 응답하는 것을 방지할 수 있어, 보다 높은 효율로 운전할 수 있는 냉각 저장고 및 그 압축기의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 인버터 모터가 구동하는 압축기에 의해 냉매를 압축하고, 그 냉매를 응축기 및 쓰로틀 장치(throttling device)를 통하여 냉각기에 공급하고, 이 냉각기에 의해 생성된 냉기에 의해 저장실 내부를 냉각하는 냉각 저장고에 있어서의 압축기의 제어 방법으로서, 저장실 내부의 목표 온도를 설정하기 위한 목표 온도 설정 수단과, 저장실 내부의 저장고 내부 온도를 검출하는 온도 센서를 구비하고, 상기 목표 온도 설정 수단에 설정된 목표 온도와 상기 온도 센서에 의해 검출된 저장고 내부 온도의 편차를 소정 시간마다 산출하여 적산(積算)하고, 그 적산값과 소정의 기준값의 비교에 근거하여 인버터 모터의 회전수를 변화시킨다.

본 발명에서는, 응축기로부터의 냉매를 밸브 장치에 의해 제1 및 제2의 냉각기로 선택적으로 절환하는 구성으로도 할 수 있다. 또한, 목표 온도 설정 수단을, 시간의 경과에 따라 달라지는 목표 온도를 순차 출력하는 구성으로 해도 된다

본 발명의 제어 방법에 따르면, 목표 온도 설정 수단에 설정된 목표 온도와 온도 센서에 의해 검출된 저장고 내부 온도의 편차를 소정 시간마다 산출하여 적산하고, 그 적산값과 소정의 기준값의 비교에 근거하여 압축기를 구동하는 인버터 모터의 회전수를 변화시키기 때문에, 예를 들어 문이 일시적으로 개방되어 저장실 내부로 외기가 유입됨으로써 저장고 내부 온도가 일시적으로 상승해도 온도 편차의 적산값은 급변하지 않으므로, 압축기의 회전수가 과민하게 반응하여 급속히 고속이 되거나 하지 않아 제어가 안정되고, 나아가서는 전력 절약에 기여한다.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1을 나타내는 전체의 단면도이다.

도 2는 실시 형태 1의 냉동 사이클 구성도이다.

도 3은 실시 형태 1의 목표 온도 설정 수단의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 4는 실시 형태 1의 목표 온도의 경시적 변화 양태를 나타내는 그래프이다.

도 5는 실시 형태 1의 초기값의 산출 과정을 나타내는 그래프이다.

도 6은 실시 형태 1에서 결정된 목표 온도의 경시적 변화 양태를 나타내는 그래프이다.

도 7은 실시 형태 1의 압축기 회전수의 제어 순서를 나타내는 플로우 차트이다.

도 8은 실시 형태 1의 풀다운(pull-down) 냉각 운전 시의 저장고 내부 온도의 변화 양태와 압축기 회전수의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 9는 본 발명의 실시 형태 2를 나타내는 전체의 단면도이다.

도 10은 실시 형태 2의 냉동 사이클 구성도이다.

도 11은 실시 형태 2의 냉동실 및 냉장실의 목표 온도의 경시적 변화 양태를 나타내는 그래프이다.

도 12는 실시 형태 2의 압축기 회전수의 제어 순서를 나타내는 플로우 차트이다.

도 13은 실시 형태 2의 풀다운 냉각 운전 시의 저장고 내부 온도의 변화 양태와 압축기 회전수의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 14는 목표 온도 설정 수단을 다르게 한 다른 실시 형태를 나타내는 블록도이다.

부호의 설명

10…단열 저장고 12…냉장실 22…압축기

26…모세관(capillary tube)(쓰로틀 장치)

27…냉각기 35…온도 센서 41…목표 온도 설정 수단

42…편차 산출 수단 46…편차 적산 수단

47…회전수 제어 수단 50…단열 저장고 51…목표 온도 산출 수단

53F…냉동실(제1의 저장실) 53R…냉장실(제2의 저장실)

72…압축기 76…삼방(三方) 밸브(밸브 장치)

77F, 77R…모세관(쓰로틀 장치) 78F…제1의 냉각기

78R…제2의 냉각기 82F…제1의 유로 82R…제2의 유로

91…목표 온도 설정 수단 92…편차 산출 수단

96…편차 적산 수단 97…회전수 제어 수단

<실시 형태 1>

본 발명의 실시 형태 1을 도 1 내지 도 8을 참조하면서 설명한다.

이 실시 형태에서는 업무용의 세로형 냉장고에 적용한 경우를 예시하고 있으며, 먼저 도 1을 참조하면서 전체 구조를 설명한다. 이 냉장고는 전면(前面)이 개구된 세로로 긴 단열 저장고(10)로 구성되어 있고, 하면의 네 모서리에 세워진 다리(11)에 의해 지지되고, 내부가 저장실인 냉장실(12)로 되어 있다. 냉장실(12)의 전면의 개구는 파티션 프레임(partition frame)(13)에 의해 상하 2개의 개구부(14) 로 나뉘고, 각 개구부(14)에는 단열 도어(15)가 수평 방향으로 회동 개폐 가능하게 장착되어 있다.

단열 저장고(10)의 상면에는 패널(17)에 의해 둘러싸여 기계실(18)이 마련되고, 그 안에 베이스(19)상에 마련한 냉동 유닛(20)이 수용되어 있다. 냉동 유닛(20)은 도 2에 나타내는 바와 같이, 인버터 모터(21)에 의해 구동되어 냉매를 압축하는 압축기(22), 응축기 팬(23)에 의해 냉각되는 응축기(24), 드라이어(25), 쓰로틀 장치에 해당하는 모세관(26), 모세관(26)을 통과한 냉매를 증발시키는 냉각기(27), 그리고 어큐뮬레이터(accumulator)(28)를 냉매 배관(29)에 의해 순환 접속하여 구성되어 있고, 베이스(19)가 냉장실(12)의 천장 벽에 형성된 윈도우(16)를 막게 하여 부착되어 있다.

냉장실(12)의 천장 부분의 윈도우(16)의 하면 쪽에는 에어 덕트를 겸한 드레인 팬(30)이 마련되고, 그 상방에 냉각기실(31)이 형성되어 있다. 드레인 팬(30)의 저면은 안쪽 모서리(도 1의 좌측)를 향하여 하향 구배가 되게 형성되고, 안쪽 모서리 쪽에는 분출구(33)가 절결 형성되어 있다. 또한, 드레인 팬(30)의 앞쪽 영역에는 흡입구(32)가 개구되고, 드레인 팬(30)의 앞쪽 상부에 마련한 팬(34)에 의해 냉장실(12) 내의 공기를 흡인하고 냉각기(27)에 의해 냉각하여 분출구(33)로부터 냉장실(12) 안으로 되돌리게 되어 있다. 한편, 냉각기실(31) 안에는 흡입구(32)로부터 유입된 저장고 내부 공기가 닿는 위치에 냉장실(12) 안의 저장고 내부 온도를 검출하기 위한 온도 센서(35)가 마련되어 있다.

한편, 상기 인버터 모터(21)는 가변 주파수의 교류 전력을 출력하는 인버터 구동 회로(36)에 의해 구동되는데, 그 출력 주파수는 컨트롤러(40)에 의해 결정된다. 도 2를 참조하면서 컨트롤러(40)에 대하여 상술하면, 이는 냉장실(12) 내부의 목표 온도를 설정하기 위한 목표 온도 설정 수단(41)과, 이 목표 온도 설정 수단(41)에 의해 설정된 목표 온도 Ta와 상기 온도 센서(35)에 의해 검출된 저장고 내부 온도 T의 편차(T-Ta)를 산출하는 편차 산출 수단(42)을 구비한다.

상기 목표 온도 설정 수단(41)은 본 실시 형태에서는 도 3의 구성으로, 목표 온도 Ta는 그 경시적인 변화 양태(즉 시간 t와 함께 목표 온도 Ta를 변화시키는 형태)로 제공된다. 또한, 그 목표 온도의 변화 양태로서는, 식품 등의 저장물을 사용자에 의해 설정된 설정 온도로 냉각하는 컨트롤 운전 시의 목표 온도의 변화 양태와, 예를 들어 냉장고를 설치하여 처음으로 전원을 넣을 때와 같이, 컨트롤 운전 시의 설정 온도보다 상당히 높은 온도에서 컨트롤 운전 시의 온도역까지 냉각하는 소위 풀다운 냉각 운전 시의 목표 온도의 변화 양태의 2종류가 있다. 본 실시 형태에서는, 쌍방의 변화 양태 모두 시간 t를 변수로 한 함수 f(t)에 의해 나타내어 두고, 그 함수가 예를 들어 EPROM 등에 의해 구성된 기억 수단(43)에 기억되어 있다. 예를 들어, 풀다운 냉각 운전 시의 목표 온도 Ta의 변화 양태를 산출하기 위한 함수 f(t)로서는 도 4에 나타낸 그래프로 나타내지는 것을 예시할 수 있다.

한편, 목표 온도 설정 수단(41)에는 예를 들어 도시하지 않은 펄스 발진 회로와 카운터에 의해 구성된 주지의 클럭 수단(44)이 구비되고 여기에서 시간 경과에 따른 클럭 신호가 출력된다. 클럭 신호는 목표 온도 산출 수단(45)에 제공되고, 여기서 소정 시간마다 목표 온도 Ta를 산출한다. 보다 구체적으로, 먼저 컨트롤러(40)의 기동 시(전원 투입 시)에 온도 센서(35)로부터 저장고 내부 온도 TO를 읽어 들이고, 그 값에 근거하여 식 t0=f^-1(TO)로부터 시간 초기값 t0를 산출한다(도 5 참조). 이에 의해, 기동 시부터의 경과 시간을 t로 하면, 목표 온도 Ta는 Ta=f(t+t0)와 같은 상수를 포함한 함수로 나타낼 수 있게 된다(도 6 참조). 여기서, 목표 온도 산출 수단(45)은 클럭 수단(44)으로부터의 클럭 신호(t의 값을 나타낸다)에 근거하여 예를 들어 5초의 소정 시간마다 기억 수단(43)으로부터 상기 함수를 판독하고, 시간 초기값 t0 및 t의 값을 대입하여 목표 온도 Ta를 산출하는 것이다.

상기와 같이 목표 온도 산출 수단(45)으로부터의 목표 온도 Ta는 온도 센서(35)로부터 얻어지는 저장고 내부 온도 T와 함께 편차 산출 수단(42)에 제공되고, 여기서 편차 (T-Ta)가 산출된다. 그리고, 그 편차값은 다음 단계의 편차 적산 수단(46)에 제공되고, 여기서 예를 들어 2분~10분간(이 실시 형태에서는 5분간, 즉 5*60/5=60회분)의 편차를 순차 적산하고, 그 적산값 A를 회전수 제어 수단(47)에 제공한다. 회전수 제어 수단(47)에서는 편차의 적산값 A를 소정의 기준값(하한값 및 상한값)과 비교하여, 적산값 A가 상한값 L_UP보다 클 때에는 인버터 모터(31)의 회전수를 상승시키도록 인버터 구동 회로(36)로의 주파수 명령 신호 Sf를 변화시키고, 적산값 ∑A가 하한값 L_DOWN보다 작을 때에는 인버터 모터(31)의 회전수를 하강시키도록 인버터 구동 회로(36)로의 주파수 명령 신호 Sf를 변화시키게 되어 있다. 한편, 이 회전수 제어 수단(47)의 기능은 CPU에 의해 실행되는 소프트웨어에 의해 실현되며, 그 소프트웨어의 처리 순서를 나타내면 도 7과 같이 된다.

도 7을 참조하면서 그 소프트웨어적 구성을 설명한다. CPU에 의해 압축기 회전 제어 개시 루틴이 개시되면(단계 S1), 먼저 적산값 A를 예를 들어 0으로 초기화한다(단계 S2). 이어서, 상술한 바와 같이 목표 온도 설정 수단(41)이 목표 온도 Ta를 산출하고(단계 S3), 저장고 내부 온도 T와의 편차 A를 산출하여 이것을 적산한다(편차 산출 수단(42) 및 편차 적산 수단(46)의 기능: 단계 S4). 그리고, 단계 S5에 이르러 적산값을 상한값 L_UP 및 하한값 L_DOWN과 비교하여 인버터 모터(31)의 회전수를 증감시키는 것이다(회전수 제어 수단(47)의 기능: 단계 S5 내지 S7).

이와 같은 본 실시 형태에 따르면, 예를 들어 풀다운 냉각 운전 시의 목표 온도의 시간적 변화 양태가 도 8의 일점쇄선으로 나타내는 그래프와 같이 설정되었다고 하고, 실선과 같이 실제의 저장고 내부 온도가 변화했다고 하면, 냉각 운전의 개시 당초에는 목표 온도에 비하여 저장고 내부 온도가 보다 낮게 냉각되고 있기 때문에, 온도 편차는 마이너스가 되고 적산값 A도 마이너스가 된다. 여기서, 적산값 A의 그래프가 톱니상 파형이 되는 것은 인버터 모터(31)의 회전수를 변화시킬 때마다 적산값 A가 초기화되고 있기 때문이다(도 7 단계 S8). 그리하여, 적산값 A가 마이너스가 되어 하한값 L_DOWN을 하회하면, 인버터 주파수는 서서히 저하되고(시간대 t1 참조), 그 결과 압축기 회전수가 단계적으로 저하되어 냉각 능력이 억제되기 때문에, 저장고 내부 온도는 목표 온도의 저하 정도에 가까워진다.

냉각 능력이 저하된 결과 저장고 내부 온도가 목표 온도를 상회하게 되면(시간대 t2), 온도 편차 및 그 적산값 A는 플러스로 추이하고, 적산값 A가 상한값 L_UP을 상회한 결과 압축기 회전수가 상승되어 냉각 능력이 높아져, 다시 저장고 내부 온도는 목표 온도의 저하 정도에 가까워지게 된다. 이하, 이와 같은 제어가 반복됨으로써, 저장고 내부 온도는 설정된 목표 온도의 시간적 변화 양태에 따라 저하되어 가게 된다.

그리고, 상술한 바와 같은 풀다운 냉각 운전 시의 도중에, 예를 들어 단열 저장고(10)의 단열 도어(15)가 일시적으로 개방되어 외기가 유입됨으로써 저장고 내부 온도가 일시적으로 상승해도, 그 온도 상승은 단열 도어(15)가 닫힘으로써 급속히 복원되어 가기 때문에, 온도 편차의 적산값으로서 관찰하고 있는 한 그 적산값의 급변은 없다. 이 때문에, 컨트롤러(40)가 과민하게 반응하여 압축기(22)의 회전수를 급속히 높이거나 하지 않아 제어가 안정되고, 나아가서는 전력 절약에 기여한다.

한편, 이상의 설명에서는 풀다운 냉각 운전 시에 대하여 기술하였으나, 식품 등의 저장물을 사용자에 의해 설정된 설정 온도로 냉각하는 컨트롤 운전 시에도 설정 온도를 사이에 두고 상하로 상한값 및 하한값을 결정하고, 상한값에서 하한값을 향하여 저장고 내부 온도를 시간적으로 어떻게 변화시켜야 하는지를 나타내는 목표 온도의 변화 양태가 함수화되어 기억 수단(43)에 기억되고, 풀다운 냉각 운전과 마찬가지로 하여 압축기의 회전수를 제어할 수 있다. 따라서, 컨트롤 운전 시에도 단열 도어(15)의 개폐 등에 의한 일시적인 저장고 내부 온도의 급변에 대해서는 과민하게 반응하지 않아 전력 절약을 달성할 수 있다. 또한, 기억되어 있는 목표 온도의 변화 양태에 따르도록 압축기(22)를 제어하는 것이므로, 압축기(22)의 운전 정지 시간을 적절히 그리고 확실하게 취할 수 있고, 냉각기(27)에서 일종의 서리 제 거 기능을 발휘시켜 대량으로 서리가 끼는 것을 방지할 수 있다.

또한, 업무용 냉장고에서는 상술한 풀다운 냉각 운전이 필요해지는 사태는 냉장고의 초기 설치 시로 한정되지 않으며, 전원을 끄고 수시간 경과한 후의 재운전, 다량의 식재를 반입할 때의 장시간의 도어 개방, 조리 직후의 고온 식재를 다량으로 투입한 경우 등에도 필요해져, 그 냉각 특성은 매우 중요하다. 이 점에 착안하여 본 실시 형태에서는, 풀다운 냉각 운전 시의 냉각 특성을 단순한 온도의 최종 목표값으로서 제공하는 것이 아니라, 목표 온도의 경시적인 변화 양태로서 제공하게 하고 있으므로, 서로 다른 사양의 단열 저장고에 대하여 공통의 냉동 유닛(20)을 사용하는 것이 가능해진다.

한편, 특히 이 실시 형태에서는 목표 온도 설정 수단을, 목표 온도의 경시적 변화 양태를 나타낸 함수를 기억하는 기억 수단과, 이 기억 수단에 기억된 함수를 판독하여 시간의 경과에 맞추어 목표 온도를 산출하는 목표 온도 산출 수단을 구비한 구성으로 하고 있다. 구체적으로, 목표 온도의 변화 양태를 함수화하여 기억 수단(43)에 기억시키고 있기 때문에, 이것을 테이블화하여 기억하는 것에 비하여 기억 용량이 작아도 된다는 장점이 있다.

<실시 형태 2>

이어서, 본 발명의 실시 형태 2를 도 9 내지 도 13을 참조하면서 설명한다.

이 실시 형태에서는 업무용의 가로형(테이블형) 냉동 냉장고에 적용한 경우를 예시하고 있으며, 먼저 도 9를 참조하면서 전체 구조를 설명한다. 부호 50은 단열 저장고로서, 전면이 개구된 가로로 긴 단열 상자체로 구성되고, 저면의 네 모서 리에 마련된 다리(51)에 의해 지지되고 있다. 단열 저장고(50)의 내부는 추가되는 단열성의 파티션 월(partition wall)(52)에 의해 내부가 좌우로 나뉘며, 왼쪽의 상대적으로 좁은 쪽이 제1의 저장실에 해당하는 냉동실(53F), 오른쪽의 넓은 쪽이 제2의 저장실에 해당하는 냉장실(53R)로 되어 있다. 한편, 도시는 하지 않지만 냉동실(53F), 냉장실(53R)의 전면(前面)의 개구에는 회동식의 단열 도어가 개폐 가능하게 장착되어 있다.

단열 저장고(50)의 정면에서 본 좌측부에는 기계실(58)이 마련되어 있다. 기계실(58) 내부의 상부의 안쪽에는 냉동실(53F)과 연통된 단열성의 냉각기실(60)이 돌출되어 형성되어 있음과 함께, 그 하방에는 후술하는 냉동 유닛(70)이 출납 가능하게 수납되어 있다. 또한 파티션 월(52)의 냉장실(53R) 측의 면에는 덕트(63)를 마련함으로써 다른 냉각기실(64)이 형성되어 있다.

상기 냉동 유닛(70)은 도 10에 나타내는 바와 같이, 인버터 모터(71)로 구동되어 냉매를 압축하는 압축기(72)를 구비하고, 그 압축기(72)의 냉매 토출 측이 응축기 팬(73)에 의해 냉각되는 응축기(74) 및 드라이어(75)를 통하여 밸브 장치인 삼방 밸브(76)의 입구 측에 접속되어 있다. 삼방 밸브(76)의 일방의 출구는 쓰로틀 장치에 해당하는 모세관(77F)을 통하여 냉동실(53F) 측의 냉각기실(60) 내부에 수용된 제1의 냉각기(78F)로 연결된다. 삼방 밸브(76)의 타방 출구는 역시 쓰로틀 장치인 모세관(77R)을 통하여 냉장실(53R) 측의 냉각기실(64) 내부에 수용된 제2의 냉각기(78R)로 연결된다. 제1의 냉각기(78F)의 냉매 출구는 어큐뮬레이터(79F) 및 역류 방지 밸브(80)를 순서대로 연결하고, 제2의 냉각기(78R)의 냉매 출구는 어큐 뮬레이터(79R)를 연결한 후 합류하여, 최종적으로 압축기(72)의 흡입 측에 연결되어 있다. 이에 의해, 삼방 밸브(76)를 절환하면, 응축기(74)로부터의 냉매를, 모세관(77F), 제1의 냉각기(78F), 어큐뮬레이터(79F) 및 역류 방지 밸브(80)를 순서대로 통과하여 압축기(72)로 돌아오는 제1의 유로(82F)와, 모세관(77R), 제2의 냉각기(78R), 및 어큐뮬레이터(79R)를 순서대로 통과하여 압축기(72)로 돌아오는 제2의 유로(82R)로 선택적으로 절환되어, 냉매를 제1 및 제2의 냉각기(78F, 78R)에 선택적으로 공급할 수 있게 되어 있다.

한편, 이 삼방 밸브(76)는 압축기(72)가 구동되고 있는 기간에 소정 시간마다 제1 및 제2의 각 유로(82F, 82R)를 교대로 유효화하도록 절환할 수 있게 되어 있다. 또한, 각 냉각기실(60, 64)에는 저장고 내부 공기가 닿는 위치에 냉동실(53F) 및 냉장실(53R)의 저장고 내부 온도를 검출하기 위한 온도 센서(83F, 83R)가 각각 마련되어 있다.

한편, 상기 인버터 모터(71)는 상기 실시 형태 1과 마찬가지로 가변 주파수의 교류 전력을 출력하는 인버터 구동 회로(86)에 의해 구동되고, 그 출력 주파수는 컨트롤러(90)에 의해 결정된다. 도 10을 참조하면서 컨트롤러(40)에 대하여 상술하면, 이는 냉동실(53F) 및 냉장실(53R) 내부의 목표 온도를 설정하기 위한 목표 온도 설정 수단(91)과, 이 목표 온도 설정 수단(91)에 의해 설정된 목표 온도를 상기 2개의 온도 센서(83F, 83R)에 의해 검출된 실제의 저장고 내부 온도의 편차를 산출하는 편차 산출 수단(92)을 구비한다. 여기서, 냉동실(53F)의 목표 온도를 TFa, 실제의 저장고 내부 온도를 TF로 하고, 냉장실(53R)의 목표 온도를 TRa, 실제 의 저장고 내부 온도를 TR로 하면, 상기 편차는 (TF-TFa) 및 (TR-TRa)로 정의된다.

본 실시 형태 2에서 상기 목표 온도 설정 수단(91)은 도 3에 나타낸 실시 형태 1과 마찬가지이며, 냉동실(53F) 및 냉장실(53R)용의 2개의 목표 온도 TFa, TRa를 출력하는 점이 상위할 뿐이다. 즉, 냉동실(53F) 및 냉장실(53R)의 각 목표 온도는 그 경시적인 변화 양태(즉 시간 t와 함께 목표 온도를 변화시키는 형태)로서 제공되고 있고, 그 목표 온도의 변화 양태로서는 식품 등의 저장물을 사용자에 의해 설정된 설정 온도로 냉각하는 컨트롤 운전 시의 목표 온도의 변화 양태와, 예를 들어 냉동 냉장고를 설치하고 처음으로 전원을 넣었을 때와 같이, 컨트롤 운전 시의 설정 온도보다 상당히 높은 온도에서 컨트롤 운전 시의 온도역까지 냉각하는 소위 풀다운 냉각 운전 시의 목표 온도의 변화 양태의 2종류가 있으며, 쌍방의 변화 양태 모두 시간 t를 변수로 한 함수에 의해 나타내어 두고, 그 함수가 예를 들어 EPROM 등에 의해 구성된 기억 수단에 기억되어 있다. 예를 들어, 풀다운 냉각 운전 시의 냉동고(53F) 및 냉동고(53R)의 각 목표 온도 TFa, TRa의 변화 양태를 나타내는 함수 TFa=fF(t), TRa=fR(t)로서는 도 11에 나타낸 그래프로 나타내지는 것을 예시할 수 있다.

목표 온도 설정 수단(91)으로부터의 2개의 목표 온도 TFa, TRA는 각 온도 센서(83F, 83R)로부터 얻어지는 2개의 저장고 내부 온도 TF, TR와 함께 편차 산출 수단(2)에 제공되고, 여기서 각각의 편차 (TF-TFa) 및 (TR-TRa)가 산출된다. 그리고, 그 각 편차의 값은 다음 단계의 편차 적산 수단(96)에 제공되고, 여기서 예를 들어 2분~10분간(이 실시 형태에서는 5분간)의 편차를 냉장실(53R) 측 및 냉동실(53F) 측의 쌍방을 합산하여 적산하고, 그 값을 회전수 제어 수단(97)에 제공한다. 회전수 제어 수단(97)에서는 그 편차의 적산값을 소정의 기준값(하한값 및 상한값)과 비교하여, 어느 한 적산값이 상한값 L_UP보다 클 때에는 인버터 모터(71)의 회전수를 상승시키도록 인버터 구동 회로(86)로의 주파수 명령 신호 Sf를 변화시키고, 어느 한 적산값이 하한값 L_DOWN보다 작을 때에는 인버터 모터(71)의 회전수를 하강시키도록 인버터 구동 회로(86)로의 주파수 명령 신호 Sf를 변화시키게 되어 있다. 한편, 이 회전수 제어 수단(47)의 기능은 CPU에 의해 실행되는 소프트웨어에 의해 실현되며, 그 소프트웨어의 처리 순서를 나타내면 도 12와 같이 된다.

도 12를 참조하면서 그 소프트웨어적 구성을 설명한다. CPU에 의해 압축기 회전 제어 개시 루틴이 개시되면(단계 S1), 먼저 적산값 A를 예를 들어 0으로 초기화한다(단계 S2). 이어서, 상술한 바와 같이 목표 온도 설정 수단(91)이 냉장실(53R) 및 냉동실(53F)의 각 목표 온도 TRa, TFa를 각각 산출함과 함께(단계 S3, S4), 이들 목표 온도 TRa, TFa와 실제의 저장고 내부 온도 TR, TF의 편차 A를 산출하여 이것을 적산한다(편차 산출 수단(92) 및 편차 적산 수단(96)의 기능: 단계 S5). 그리고, 단계 S6에 이르러 적산값을 상한값 L_UP 및 하한값 L_DOWN과 비교하여 인버터 모터(71)의 회전수를 증감시키는 것이다(회전수 제어 수단(97)의 기능: 단계 S6 내지 S8).

이와 같은 본 실시 형태 2에 따르면, 예를 들어 풀다운 냉각 운전 시의 냉장실(53R) 및 냉동실(53F)의 각 목표 온도 TFa, TRa의 시간적 변화 양태가 도 13의 일점쇄선으로 나타내는 그래프와 같이 설정되었다고 하고, 실선과 같이 냉장 실(53R) 및 냉동실(53F)의 실제의 저장고 내부 온도 TF, TR가 변화했다고 하면, 예를 들어 냉장실(53R) 측에서는 냉각 운전의 개시 당초는 목표 온도 TRa에 비하여 저장고 내부 온도 TR가 보다 낮아지게 냉각되고, 냉동실(53F) 측에서는 저장고 내부 온도 TF가 목표 온도 TFa와 거의 동등하게 되게 냉각되어 있기 때문에, 종합적인 온도 편차는 마이너스가 되고, 적산값 A도 마이너스가 된다. 여기서, 적산값 A의 그래프가 톱니상 파형이 되는 것은 적산값 A가 소정 시간마다 초기화되고 있기 때문이다(도 12 단계 S9). 그리하여, 적산값 A가 마이너스가 되어 하한값 L_DOWN을 하회하기 때문에 당초에는 인버터 주파수가 서서히 저하되고, 그 결과 압축기 회전수가 단계적으로 저하되어 냉각 능력이 억제되기 때문에, 저장고 내부 온도는 목표 온도의 저하 정도에 가까워진다.

냉각 능력이 저하된 결과 저장고 내부 온도가 목표 온도를 상회하게 되면, 냉동실(53F) 및 냉장실(53R)의 각 온도 편차 및 그 적산값 A는 플러스로 추이되고, 종합 적산값 A가 상한값 L_UP을 상회한 결과 압축기 회전수가 상승되어 냉각 능력이 높아지고, 다시 저장고 내부 온도는 목표 온도의 저하 정도에 가까워지게 된다. 이하, 이러한 제어가 반복됨으로써 저장고 내부 온도는 설정된 목표 온도의 시간적 변화 양태에 따라 저하되어 가게 된다.

그리고, 상술한 바와 같은 풀다운 냉각 운전 시의 도중에 예를 들어 냉장고 단열 저장고(10)의 단열 도어(15)가 일시적으로 개방되어 외기가 유입됨으로써 저장고 내부 온도가 일시적으로 상승해도 그 온도 상승은 단열 도어가 닫힘으로써 급속히 복원되어 가기 때문에, 온도 편차의 적산값으로 관찰하고 있는 한 그 적산값 의 급변은 없다. 이 때문에, 컨트롤러(90)가 과민하게 반응하여 압축기(72)의 회전수를 급속히 높이거나 하지 않아 제어가 안정되고, 나아가서는 전력 절약에 기여한다.

한편, 이상의 설명에서는 풀다운 냉각 운전 시에 대하여 기술하였으며, 식품 등의 저장물을 사용자에 의해 설정된 설정 온도로 냉각하는 컨트롤 운전 시에도 설정 온도를 사이에 두고 상하로 상한값 및 하한값을 결정하고, 상한값에서 하한값을 향하여 저장고 내부 온도를 시간적으로 어떻게 변화시켜야 하는지를 나타내는 목표 온도의 변화 양태가 함수화되어 기억 수단에 기억되고, 풀다운 냉각 운전과 마찬가지로 하여 압축기의 회전수를 제어할 수 있다. 따라서, 컨트롤 운전 시에도 단열 도어의 개폐 등에 의한 일시적인 저장고 내부 온도의 급변에 대해서는 과민하게 반응하지 않아 전력 절약을 달성할 수 있다. 또한, 기억되어 있는 목표 온도의 변화 양태에 따르도록 압축기(72)를 제어하는 것이므로, 압축기(72)의 운전 정지 시간을 적절히 그리고 확실하게 취할 수 있고, 각 냉각기(78F, 78R)로 일종의 서리 제거 기능을 발휘시켜 대량으로 서리가 끼는 것을 방지할 수 있다.

또한, 업무용의 냉장고에서는 상술한 풀다운 냉각 운전이 필요해지는 사태는 냉장고의 초기 설치 시로 한정되지 않으며, 전원을 끄고 수시간 경과한 후의 재운전, 다량의 식재를 반입할 때의 장시간의 도어 개방, 조리 직후의 고온 식재를 다량으로 투입한 경우 등에도 필요해져, 그 냉각 특성은 매우 중요하다. 이 점에 착안하여 본 실시 형태에서는, 풀다운 냉각 운전 시의 냉각 특성을 단순한 온도의 최종 목표값으로서 제공하는 것이 아니라, 목표 온도의 경시적인 변화 양태로서 제공 하게 하고 있으므로, 서로 다른 사양의 단열 저장고에 대하여 공통의 냉동 유닛(70)을 사용하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시 형태에서는, 목표 온도를 경시적인 변화 양태로서 제공함에 있어서 소정 시간마다의 목표 온도로서 제공하게 하고 있기 때문에, 예를 들어 소정 시간마다의 온도의 변화율로서 제공하는 경우에 비하여, 1대의 압축기(72)로부터의 냉매를 2개의 냉각기(78F, 78R)로 교대로 공급하여 2실을 냉각하는 타입의 냉각 저장고에 적합하다는 장점이 있다. 즉, 만일 소정 시간마다의 온도의 변화율로서 냉각 목표를 제공하고, 그 변화율에 가까워지게 압축기(72)의 회전수를 제어하는 구성으로 한 경우에는, 교대로 냉각하는 타입에서는 일방이 냉각되는 동안에 예를 들어 타방의 저장실 문이 일시적으로 개방되어 저장고 내부 온도가 상승했을 때, 문이 닫혀 그 저장실의 냉각 차례가 되면 즉시 저장고 내부 온도가 저하되기 때문에, 냉각 운전이 목표로 하는 변화율은 달성된다. 이 때문에, 실제로는 저장고 내부 온도가 조금 상승되어 있음에도 불구하고 압축기(72)의 회전수가 저하되는 사태가 되며, 이와 같은 사태가 반복되면 저장고 내부 온도를 기대한 대로 저하시킬 수 없게 된다.

이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 목표 온도의 경시적 변화 양태를 소정 시간마다 다른(서서히 낮아지는) 목표 온도로 제공하게 하고 있기 때문에, 일시적인 저장고 내부 온도의 상승이 있었을 경우에 그 시점에서 목표 온도에 도달할 수 없으면 압축기(72)의 회전수를 상승시켜 냉각 능력을 높일 수 있으므로 저장고 내부 온도를 설정대로 확실하게 저하시킬 수 있다.

<다른 실시 형태>

본 발명은 상기 기술 및 도면에 의하여 설명한 실시 형태로 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 다음과 같은 실시 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

(1) 상기 각 실시 형태에서는, 목표 온도와 저장고 내부 온도의 편차를 소정 시간마다 산출하여 적산하고, 그 적산값이 소정의 기준값을 넘은 경우에 즉시 압축기의 회전수를 높이도록 하였지만, 압축기의 회전수를 결정할 때에 또 다른 조건을 추가하여도 된다.

(2) 상기 각 실시 형태에서는, 목표 온도 설정 수단을 도 3에 나타내는 바와 같이 목표 온도의 경시적 변화 양태를 나타낸 함수를 기억 수단(43)에 기억시키고, 이 기억 수단(43)에 기억시킨 함수를 판독하여 시간의 경과에 맞추어 목표 온도를 산출하는 구성으로 하였지만 이것으로 한정되지 않으며, 예를 들어 도 14에 나타내는 바와 같이, 목표 온도의 경시적 변화 양태를 온도와 경과 시간을 대조시킨 참조 테이블을 미리 작성해 두고, 이 참조 테이블을 기억 수단(100)에 기억시켜 두고, 클럭 수단(102)으로부터의 신호에 따라 테이블 판독 수단(101)에 의해 시간의 경과에 맞추어 그 기억 수단(100)의 목표 온도를 판독하는 구성으로 해도 된다.

Claims

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인버터 모터에 의해 구동되는 압축기와, 이 압축기가 압축한 냉매로부터 방열시키는 응축기와, 이 응축기로부터의 냉매를 제1 및 제2의 유로로 선택적으로 절환하는 밸브 장치와, 상기 제1 및 제2의 유로에 각각 개별적으로 마련되어 상기 냉매가 선택적으로 공급되는 제1 및 제2의 냉각기와, 이들 제1 및 제2의 냉각기로의 냉매 입구 측과 상기 응축기 사이에 마련된 쓰로틀 장치와, 제1 및 제2의 저장실을 가지고 이들 저장실이 상기 각 냉각기에 의해 생성된 냉기에 의해 냉각되는 단열 저장고와, 상기 제1 및 제2의 각 저장실 내부의 목표 온도를 설정하기 위한 목표 온도 설정 수단과, 상기 제1 및 제2의 각 저장실 내부의 저장고 내부 온도를 검출하는 제1 및 제2의 온도 센서와, 소정 시간마다 상기 목표 온도 설정 수단에 설정된 상기 제1 및 제2의 각 저장실 내부의 목표 온도와 상기 제1 및 제2의 온도 센서에 의해 검출된 제1 및 제2의 각 저장실 내부의 저장고 내부 온도의 편차를 산출하여 각각 제1 및 제2의 편차로서 출력하는 편차 산출 수단과, 이 편차 산출 수단에 의해 산출된 상기 제1 및 제2의 편차를 합하고 이 합을 소정 횟수분 적산하는 편차 적산 수단과, 이 편차 적산 수단에 의해 적산된 적산값을 기준값과 비교하여 상기 인버터 모터의 회전수를 변화시키는 회전수 제어 수단을 구비하여 이루어지는 냉각 저장고.
삭제
제3항에 있어서,

상기 목표 온도 설정 수단은, 시간의 경과에 따라 달라지는 목표 온도를 순차 출력하는 구성인 것을 특징으로 하는 냉각 저장고.
제3항 또는 제5항에 있어서,

상기 목표 온도 설정 수단은, 목표 온도의 경시적 변화 양태를 나타낸 함수를 기억하는 기억 수단과, 이 기억 수단에 기억된 함수를 판독하여 시간의 경과에 맞추어 목표 온도를 산출하는 목표 온도 산출 수단을 구비하는 냉각 저장고.
제3항 또는 제5항에 있어서,

상기 목표 온도 설정 수단은, 목표 온도의 경시적 변화 양태를 온도와 경과 시간을 대조시킨 참조 테이블로서 기억하는 기억 수단과, 시간의 경과에 맞추어 상기 기억 수단의 목표 온도를 판독하는 테이블 판독 수단을 구비하는 냉각 저장고.
제6항에 있어서,

상기 목표 온도 설정 수단은, 상기 압축기의 회전 제어 개시시부터의 시간 경과에 따른 클럭 신호를 출력하는 클럭 수단을 구비하고,

상기 목표 온도 산출 수단은, 상기 클럭 수단으로부터의 상기 클럭 신호에 기초하여 소정 시간마다 상기 함수에 경과 시간을 입력하여 목표 온도를 산출하는 것을 특징으로 하는 냉각 저장고.
제7항에 있어서,

상기 목표 온도 설정 수단은, 상기 압축기의 회전 제어 개시시부터의 시간 경과에 따른 클럭 신호를 출력하는 클럭 수단을 구비하고,

상기 테이블 판독 수단은, 상기 클럭 수단으로부터의 상기 클럭 신호에 기초하여 소정 시간마다 상기 참조 테이블에 경과 시간을 입력하여 목표 온도를 판독하는 것을 특징으로 하는 냉각 저장고.